[发明专利]膜电极及其制备方法

权利要求书

1.一种膜电极，其特征在于，包括：依次层叠的阳极催化层、质子交换膜、第一阴极催化层以及第二阴极催化层；

其中，所述第一阴极催化层中具有第一催化剂和自由基湮灭剂，所述第二阴极催化层中具有第二催化剂和碳纳米管，所述阳极催化层中具有第三催化剂。

2.根据权利要求1所述的膜电极，其特征在于，所述自由基湮灭剂包括CeO₂、Ag₂O以及MnO₂中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的膜电极，其特征在于，所述第一催化剂、所述第二催化剂以及所述第三催化剂各自独立地选自Pt/C催化剂以及Pt合金/C催化剂中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的膜电极，其特征在于，所述第一阴极催化层中，所述自由基湮灭剂与所述第一阴极催化层中的铂的质量比为(0.1-10)：100；

可选地，所述第一阴极催化层中的铂载量为0.05-0.2mg/cm²，所述第一阴极催化层中的所述自由基湮灭剂的载量为0.0001-0.01mg/cm²。

5.根据权利要求3所述的膜电极，其特征在于，所述第二阴极催化层中，所述碳纳米管与所述第二阴极催化层中的铂的质量比为1:(4-8)；

可选地，所述第二阴极催化层中的铂载量为0.1-0.35mg/cm²，所述第二阴极催化层中的所述碳纳米管的载量为0.017-0.0583mg/cm²。

6.根据权利要求3-5中任一项所述的膜电极，其特征在于，所述阳极催化层、所述第一阴极催化层以及所述第二阴极催化层中均具有离聚物，所述离聚物包括全氟磺酸树脂；

所述第一阴极催化层中，所述离聚物与所述第一催化剂中的碳的质量比为(0.5-1.2):1；和/或，所述第二阴极催化层中，所述离聚物与所述第二催化剂中的碳的质量比为(0.5-1.2):1；和/或，所述阳极催化层中，所述离聚物与所述第三催化剂中的碳的质量比为(0.5-1.2):1。

7.一种如权利要求1-6中任一项所述的膜电极的制备方法，其特征在于，包括：采用热压的方式，将所述阳极催化层、所述质子交换膜、所述第一阴极催化层以及所述第二阴极催化层层叠在一起。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述热压的温度为110-180℃，所述热压的压强为1-10MPa。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述膜电极的制备方法包括：先采用涂布或喷涂的方式，在所述质子交换膜的相对两个表面分别形成所述阳极催化层以及所述第一阴极催化层；然后在所述第一阴极催化层的远离所述质子交换膜的表面转印形成所述第二阴极催化层并同时进行所述热压。

10.一种膜电极的制备方法，其特征在于，包括：先采用涂布或喷涂的方式，在质子交换膜的相对两个表面分别形成阳极催化层以及第一阴极催化层；然后在所述第一阴极催化层的远离所述质子交换膜的表面转印形成第二阴极催化层并同时进行热压；

可选地，所述阳极催化层、所述第一阴极催化层以及所述第二阴极催化层中均具有离聚物，且所述热压的温度为：所述阳极催化层、所述第一阴极催化层或者所述第二阴极催化层中所述离聚物的玻璃化转变温度以上的温度。