[发明专利]一种无机质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法

摘要

本发明涉及一种无机质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法。一种无机质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：1)无机质子交换膜的制备：a)首先制备杂多酸与无机氧化物前驱体混合溶液；b)表面活性剂溶液的制备；c)无机质子传导粉末前驱体制备；d)无机质子交换膜制备：将步骤c)制备的无机质子传导粉末前驱体置于培养皿中，干燥、高温煅烧，得到无机质子传导粉末，加入热塑性树脂粘结剂热压制备成无机质子交换膜；2)无机质子交换膜——催化层组件的制备；3)无机质子交换膜——催化层组件的密封；4)无机质子交换膜燃料电池膜电极的制备。该方法制备的膜电极工作温度高(可高于200℃)。

主权项

1.一种无机质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：1).无机质子交换膜的制备：a)首先制备杂多酸与无机氧化物前驱体混合溶液：先将杂多酸加入到水和乙醇的重量比为1∶3～1∶10的混合溶剂中，其中杂多酸与水和乙醇混合溶剂的重量比为1∶16～300，搅拌15～30分钟，然后按照无机氧化物前驱体与杂多酸重量比10∶1～2∶1加入无机氧化物前驱体，继续搅拌15～30分钟，形成杂多酸与无机氧化物前驱体混合溶液；b)表面活性剂溶液的制备：按照无机氧化物前驱体与表面活性剂重量比3∶1～1∶1将表面活性剂加入到水与乙醇的重量比为1∶3～1∶10混合溶剂中，表面活性剂与水与乙醇混合溶剂的重量比为1∶30～64，搅拌15～30分钟，制成表面活性剂溶液；c)无机质子传导粉末前驱体制备：将步骤b)制备的表面活性剂溶液缓慢加入至步骤a)制备的杂多酸与无机氧化物前驱体混合溶液中，室温下搅拌1～2小时，制得无机质子传导粉末前驱体；d)无机质子交换膜制备：将步骤c)制备的无机质子传导粉末前驱体置于培养皿中，在干燥箱中35℃～45℃下热处理7～10天，然后在温度350℃～400℃下高温煅烧1～2小时，得到无机质子传导粉末，碾磨此无机质子传导粉末，加入与无机质子传导粉末重量比为1∶10～3∶10的热塑性树脂粘结剂热压制备成无机质子交换膜；2)无机质子交换膜——催化层组件的制备：将催化剂、无机质子传导粉末、热塑性树脂粘结剂、电子传导材料混合均匀得混合物，在混合物中，催化剂、无机质子传导粉末、热塑性树脂粘结剂、电子传导材料所占重量百分比为：催化剂10～50％、无机质子传导粉末10～40％、电子传导材料10～30％、热塑性树脂粘结剂10～20％；混合物涂抹在无机质子交换膜的中间位置，厚度为5～30微米，无机质子交换膜的四周预留出1～10毫米用于密封；然后，N2气保护下200℃热处理3～10分钟；3)无机质子交换膜——催化层组件的密封：采用气密性好、适应于200℃以上工作的聚合物或者聚合物改性材料作为密封材料用于密封，在制备过程中，将密封材料直接涂抹于无机质子交换膜四周预留的位置；4)无机质子交换膜燃料电池膜电极的制备：在密封好的无机质子交换膜——催化层上直接覆盖气体扩散层即得到无机质子交换膜燃料电池膜电极。