[发明专利]一种质子交换膜燃料电池用膜电极及其制备方法

摘要

本发明公开了一种质子交换膜燃料电池用膜电极及其制备方法，由三层构成，中间层为质子交换膜，两侧分别为多孔阴极催化扩散层和多孔阳极催化扩散层。多孔阴极催化扩散层和多孔阳极催化扩散层均是由催化剂、粘结剂和碳纤维组成，其层外表面是由以0～180度相互交织的碳纤维构成。本发明结构的膜电极是利用静电植绒技术，将碳纤维直接植入到涂刷催化剂和粘结剂的质子交换膜上，进而将传统膜电极的催化层和扩散层成为统一整体，从而简化了膜电极的制备工艺，提高了膜电极催化层和扩散层的结合能力，改善了膜电极的电化学性能，在电流密度为300mA/cm²的条件下，电池的放电功率增加13～22％。

主权项

1.一种质子交换膜燃料电池用膜电极，其特征在于结构如下：由三层组成，中间层为质子交换膜，两侧分别是多孔阴极催化扩散层和多孔阳极催化扩散层；其中质子交换膜为全氟质子交换膜，厚度为10～200微米，离子交换容量为0.3～1.5mmol./g；多孔阴极催化扩散层和多孔阳极催化扩散层均是由质量比为0.05～20∶1∶0.01～10的催化剂、粘结剂和碳纤维组成，厚度为8～5000微米，外表面全部为碳纤维组成，厚度为5～3000微米；碳纤维均匀分布于多孔阴极催化扩散层和多孔阳极催化扩散层中或分布于表层或表面；碳纤维在多孔阴极催化扩散层和多孔阳极催化扩散层中的体积份数为1～90％；多孔阴极催化扩散层和多孔阳极催化扩散层外表面的碳纤维为无纺碳纤维或者与质子交换膜平面成0～180度有序排列，且碳纤维之间以0～180度相互交织，并以多孔形式存在，孔隙率为1～95％。