[发明专利]一种直接醇类燃料电池膜电极集合体的结构及制备方法

摘要

本发明涉及一种直接醇类燃料电池膜电极集合体结构，所述的膜集合体依次包括支撑层、阳极微孔层、阳极催化层、Nafion膜、阴极催化层、阴极微孔层和阴极支撑层，其特征在于所述的阴极催化层为疏水性且呈梯度分布，即制备的疏水性逐渐变化的双层、三层或多层阴极催化层；其制备方法是以碳纸或碳布为支撑层，然后根据需要涂覆由各种碳材料与聚四氟乙烯粘结剂组成的微孔扩散层，再涂覆贵金属基催化剂、Nafion树脂等组成的浆液，通过合适的热处理等步骤，将阳极、阴极和Nafion膜在一定条件下热压，即制得MEA。由于疏水性梯度分布的阴极催化层结构提高了阴极氧气的传质，提高了催化剂利用率，从而提高了功率密度和放电稳定性。

主权项

一种直接醇类燃料电池膜电极集合体结构，所述的膜集合体依次包括支撑层、阳极微孔层、阳极催化层、Nafion膜、阴极催化层、阴极微孔层和阴极支撑层，其特征在于所述的阴极催化层为疏水性且呈梯度分布，即制备的疏水性逐渐变化的双层、三层或多层阴极催化层；所述的双层阴极催化层中外层(A)层是由贵金属Pt/C纳米催化剂、Nafion溶液、PTFE憎水剂和异丙醇的水溶液组成，其中Nafion树脂占催化剂干重的5‑20％，PTFE占催化剂干重的20‑5％，双层催化层中的内层(B)层是由Pt/C纳米催化剂、Nafion树脂和异丙醇的水溶液组成，其中Nafion树脂占催化剂干重的15‑30％，且大于(A)层中的含量；外层(A)涂覆在阴极微孔层上；所述三层或多层疏水性呈梯度分布的阴极催化层是指上述双层阴极催化层中的中间层(C)是由Pt/C纳米催化剂、Nafion树脂、PTFE憎水剂和异丙醇的水溶液组成，中间层中Nafion的含量介于外层(A)和内层(B)之间，在接近(B)层时PTFE憎水剂含量逐渐减少接近零。