[发明专利]一种燃料电池膜电极及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)制备阴极催化剂浆料和阳极催化剂浆料；

(2)将步骤(1)所述阴极催化剂浆料采用CCM法涂覆于质子交换膜的一侧，得到阴极CCM；将步骤(1)所述阳极催化剂浆料涂覆于阳极气体扩散层的一侧，得到阳极GDE；

(3)将阴极气体扩散层、步骤(2)所述阴极CCM和阳极GDE依次层叠，压合，得到所述燃料电池膜电极；

步骤(1)所述阴极催化剂浆料的制备方法包括：将Pt/C催化剂、全氟磺酸型聚合物溶液、溶剂、分散剂和增稠剂混合，经高速分散、研磨和过滤，得到所述阴极催化剂浆料；制备阴极催化剂浆料时：所述高速分散的速度为2800～4000r/min；所述高速分散的时间为10～30min；所述研磨的时间为60～90min；所述过滤用筛网的目数为200～400目；所述阴极催化剂浆料的固含量为5～13％；所述阴极催化剂浆料的粘度为20～300cp；

步骤(1)所述阳极催化剂浆料的制备方法包括：将Pt/C催化剂、全氟磺酸型聚合物溶液、溶剂、分散剂和增稠剂混合，经高速分散、研磨和过滤，得到所述阳极催化剂浆料；制备阳极催化剂浆料时：所述高速分散的速度为2800～4000r/min；所述高速分散的时间为10～30min；所述研磨的时间为60～90min；所述过滤用筛网的目数为200～400目；所述阳极催化剂浆料的固含量为5～13％；所述阳极催化剂浆料的粘度为800～2000cp。

2.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述阴极催化剂浆料的制备过程中，所述全氟磺酸型聚合物溶液和Pt/C催化剂的质量比为(5～25):1。

3.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述阴极催化剂浆料的制备过程中，所述溶剂、分散剂和增稠剂的质量比为(18～35):(0.4～3):1。

4.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，制备步骤(1)所述阴极催化剂浆料的过程中，温度≤30℃。

5.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述阳极催化剂浆料的制备过程中，所述全氟磺酸型聚合物溶液和Pt/C催化剂的质量比为(5～25):1。

6.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述阳极催化剂浆料的制备过程中，所述溶剂、分散剂和增稠剂的质量比为(18～35):(0.4～3):1。

7.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，制备步骤(1)所述阳极催化剂浆料的过程中，温度≤30℃。

8.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，制备步骤(2)所述阴极CCM的过程中，涂覆的方法包括狭缝涂布和/或刮涂方式。

9.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述阴极CCM的过程中，涂层湿膜的厚度为60～130μm。

10.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，制备步骤(2)所述阴极CCM的过程中，涂覆的速度为5～8mm/s。

11.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，制备步骤(2)所述阴极CCM的过程中，涂覆后，进行烘干操作。

12.根据权利要求11所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，所述烘干的温度为50～70℃。

13.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，所述阴极CCM的铂载量为0.25～0.4mg/cm²。