[发明专利]一种燃料电池膜电极及其制备方法

说明书

本发明涉及一种燃料电池膜电极及其制备方法。该燃料电池膜电极的制备方法，包括：通过叔丁醇替代部分或者全部的原催化剂浆料体系中的醇，随后经低温分散得到催化剂浆料；将催化剂浆料涂布于基材表面，涂布完成后置于低温环境下真空干燥，并将干燥后的催化层制备成燃料电池膜电极。本发明通过低温冷冻真空干燥可以最大程度上保留催化层的多孔结构，并且不会出现开裂现象，有助于优化催化层内部水气传输通道，进而提高膜电极性能。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池膜电极及其制备方法。

背景技术

质子交换膜燃料电池是一种能将氢燃料和氧化剂中的化学能通过电化学反应的方式直接转换为电能的能量转化装置。燃料电池具有能量转化效率高、无废气排放等特点，被认为是解决能源危机和环境污染的最具前景的方案之一，特别是交通运输如汽车、船舶和备用电源等方面极具应用前景。正是由于这些突出的优越性，燃料电池技术的开发与应用备受重视，被认为是21世纪首选的洁净高效发电方式。

膜电极是质子交换膜燃料电池的核心，膜电极催化层的制备工艺直接影响到膜电极的性能，而催化剂浆料的制备工艺及粘度也决定着催化层的制备工艺。现阶段催化剂浆料的制备工艺较复杂并且催化剂浆料粘度偏低，不适合用于狭缝挤压涂布和质子交换膜直接涂布等大批量生产工艺。CN201811066591.7通过加入少量的叔丁醇等材料作为稳定剂来提高催化剂浆料的粘度，但是通过常规的加热干燥的方式难以将稳定剂完全除去，残留在催化层中会影响膜电极催化层的性能，并且常规的加热方式使得催化层中的溶剂过快的挥发有可能会导致催化层的开裂。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种燃料电池膜电极及其制备方法，用以解决现有技术中催化剂浆料中的稳定剂难以去除、容易影响催化层性能的技术问题。

本发明的第一方面提供一种燃料电池膜电极的制备方法，包括以下步骤：

通过叔丁醇替代部分或者全部的原催化剂浆料体系中的醇，随后经低温分散得到催化剂浆料；

将催化剂浆料涂布于基材表面，涂布完成后置于低温环境下真空干燥，并将干燥后的催化层制备成燃料电池膜电极。

本发明的第二方面提供一种燃料电池膜电极，该燃料电池膜电极通过本发明第一方面提供的膜电极的制备方法得到。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明通过低温冷冻真空干燥可以最大程度上保留催化层的多孔结构，并且不会出现开裂现象，有助于优化催化层内部水气传输通道，提高膜电极性能。

附图说明

图1为实施例4所得催化层浆料涂布后的催化层断面扫描电子显微镜照片；

图2为实施例1~5所得催化层性能曲线对比图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的第一方面提供一种燃料电池膜电极的制备方法，包括以下步骤：

通过叔丁醇替代部分或者全部的原催化剂浆料体系中的醇，随后经低温分散得到催化剂浆料；

将催化剂浆料涂布于基材表面，涂布完成后置于低温环境下真空干燥，并将干燥后的催化层制备成燃料电池膜电极。