[发明专利]一种自增湿质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法

摘要

本发明属于一种自增湿质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法，膜电极制备过程包括：1)将扩散层一面形成恒湿层；2)将恒湿层表面形成或者质子交换膜两面形成催化剂层；3)质子交换膜两面对称为催化剂层、恒湿层、扩散层，热压取出后即为自增湿质子交换膜燃料电池膜电极。由于恒温层中亲水性纤维具有较好的保水作用，既可以防止燃料电池工作时膜电极内水分散失过快，引起质子交换膜和催化剂层内的质子导电率下降，将电极催化剂中过多的水排出，使膜电极内部维持水的平衡，而不妨碍气体扩散，并使得组装后的燃料电池比功率和效率高、催化活性高、内阻小、反应气扩散阻力小、寿命长。

主权项

1.一种自增湿质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法，包括扩散层、催化剂层、质子交换膜，其特征在于：扩散层和催化剂层之间设置有恒湿层，所述膜电极制备过程包括：1)将恒湿层料浆涂敷到扩散层一面，80-150℃下干燥1-2h，随后在300-380℃下烧结20-60min，使扩散层一面形成恒湿层；2)将催化剂层料浆涂敷到过程1)中恒湿层表面或者将催化剂层料浆涂敷到质子交换膜两面，在50～130℃干燥5～60min，使恒湿层表面形成催化剂层或者质子交换膜两面形成催化剂层；3)将没有涂敷催化剂层的质子交换膜夹在上下均为过程2)中涂敷到恒湿层的催化剂层之间，或者将两面涂敷有催化剂层的质子交换膜夹在上下均为过程1)中涂敷到扩散层的恒湿层表面之间，在温度80-130℃，时间1-5分钟，压力0.2-5Mpa下热压，取出后即为自增湿质子交换膜燃料电池膜电极；其中恒湿层料浆由质量比为10∶1-5∶0.5-4∶50-100的石墨粉或碳粉∶粘合剂∶亲水性纤维∶分散剂搅拌而成；恒湿层料浆中：石墨粉或者碳粉为导电石墨粉或者碳粉；粘合剂为憎水性聚四氟乙烯、偏氟乙烯、氟化乙烯丙稀的一种或几种；亲水性纤维为直径0.02～100μm、长度0.2-6mm的玻璃纤维、碳纤维、石英纤维或耐腐蚀金属纤维的一种或几种；分散剂为水或有机溶剂醇、醚、酯的一种。