[发明专利]一种超低铂载量的膜三合一制备方法

摘要

本发明公开一种超低Pt载量的膜三合一制备方法,它包括扩散层制备、催化层制备和整合成型三个工艺过程。本发明采用碳载铂催化剂分散在有机溶剂(醇、醚、酯或酮)中,超声波能将催化剂聚集体分散均匀,再加入聚合物电解质超声波分散后,聚合物电解质易吸附于碳载铂催化剂表面,聚合物电解质既作为粘结剂,使催化剂和质子交换膜粘结牢固,同时又作为质子导体,用来延伸电极三相反应界面,电极催化层中铂用量明显降低,且节省了PTFE原料,不仅制备工艺简单,而且电化学性能也有所提高。

主权项

1.一种超低Pt载量的膜三合一制备方法，其特征是：它包括扩散层制备、催化层制备和整合成型三个工艺过程，具体内容如下：(1)扩散层制备采用碳纸、聚四氟乙稀(PTFE)乳液和XC-72碳粉制备电极扩散层。XC-72碳粉和碳纸在使用前需用硝酸化学处理和高温热处理。将PTFE和XC-72碳粉混合水溶液用超声波分散均匀后，采用涂布法涂到碳纸两侧，室温晾干后，最后在350℃下烧结1小时，即制得扩散层；(2)催化层制备1)采用低沸点的有机溶剂(醇、醚、酯或酮，醇∶醚∶酯或酮为1∶0-3∶0-5)对质子交换膜进行润胀处理；2)将碳载铂催化剂分散在有机溶剂(醇、醚、酯或酮，其中醇可为甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇；醚可为乙醚、石油醚；酯或酮可为乙酸乙酯和丙酮)中，采用超声波将催化剂聚集体分散均匀，再加入聚合物电解质形成催化剂“墨汁”；3)将润胀的质子交换膜展平，使催化剂“墨汁”能够均匀地、连续地转移到质子交换膜表面；4)采用喷涂法将催化剂“墨汁”直接转移到质子交换膜表面；(3)整合成型采用低温(80～100℃)烧结，使聚合物电解质作为粘结剂，使催化层和扩散层粘结牢固，同时聚合物电解质作为质子导体，用来延伸电极三相反应界面。