[发明专利]一种质子交换膜燃料电池的催化剂涂层膜电极的制备方法

摘要

一种质子交换膜燃料电池的催化剂涂层膜电极的制备方法，包括质子交换膜的Na⁺型化处理、电极浆料的配制、电极浆料的涂敷和对喷涂有电极浆料的质子交换膜的后处理，电极浆料包括按比例加入的催化剂、质子交换树脂、造孔剂、疏水剂和分散剂，电极浆料的涂敷包括：将Na⁺型化的质子交换膜平放在真空热台上，真空热台的温度为50～120℃，真空热台的真空度控制在0～-0.1MPa之间，将配制好的电极浆料在真空热台的温度和真空度的环境下均匀地喷涂在质子交换膜上，质子交换膜的一侧面喷涂完成后，翻转质子交换膜，对另一侧面喷涂。本发明的方法克服了质子交换膜遇到醇类溶剂溶胀变形的问题，具有加工工艺简单、易于批量生产的特点。

主权项

1、一种质子交换膜燃料电池的催化剂涂层膜电极的制备方法，包括质子交换膜的Na+型化处理、电极浆料的配制、电极浆料的涂敷和对涂敷有电极浆料的质子交换膜的后处理，制得催化剂涂层膜电极(CCM)；质子交换膜的Na+型化处理包括；将质子交换膜在80℃的1％NaOH溶液中浸泡1小时，取出，用去离子水冲洗干净，再在80℃的去离子水中浸1小时，将膜取出，室温干燥；所述涂敷有电极浆料的质子交换膜的后处理包括：将涂敷有电极浆料的质子交换膜放在氮气保护炉中进行热处理，处理温度在100～250℃之间，时间为0.5～4小时，然后将经过热处理的涂有电极浆料的质子交换膜在80℃的0.5M的H2SO4溶液中浸泡1小时，用去离子水冲洗3遍，然后在80℃的去离子水中浸泡1小时，取出，室温干燥；其特征在于所述电极浆料的配制包括：称取一定量的催化剂、质子交换树脂、造孔剂、疏水剂和分散剂置于称量瓶中，其中所述催化剂是10～80％wt的Pt/C、PtRu/C、Pt黑或PtRu黑催化剂中的一种；所述质子交换树脂是全氟或部分氟化磺酸树脂或非氟的磺酸树脂中的一种；所述造孔剂是草酸铵、尿素、碳酸铵和碳酸锂中的一种；所述疏水剂为聚四氟乙烯、偏四氟乙烯或聚乙烯；所述分散剂为无水乙醇或异丙醇；催化剂与质子交换树脂的质量比为2∶1～5∶1，催化剂与造孔剂的质量比为1∶1～5∶1，疏水剂的添加量为催化剂质量的2～20％，催化剂与分散剂的质量比为1∶100～1∶500，将上述物料放在超声波发生器中超声搅拌10～60min，形成电极浆料；所述电极浆料的涂敷包括：将Na+型化后的质子交换膜平放在真空热台上，真空热台的温度为50～120℃，真空热台的真空度控制在0～-0.1MPa之间，将配制好的电极浆料在真空热台的温度和真空度的环境下均匀地喷涂在质子交换膜上，质子交换膜的一侧面喷涂完成后，翻转质子交换膜，对另一侧面喷涂。