[发明专利]阳极催化层含亲水性高分子聚合物的膜电极及其制备方法

摘要

本发明提供一种阳极催化层含亲水性高分子聚合物的膜电极及其制备方法，该方法是先将质子交换膜预处理，将碳载铂催化剂、全氟磺酸聚合物溶液、具有亲水性和吸湿性的有机高分子聚合物在水或者低沸点溶剂中混合并超声形成催化剂浆料，采用光照直接涂膜技术将催化剂浆料喷涂在质子交换膜的一侧，制得阳极催化层；在该质子交换膜的另一侧喷涂不含该有机高分子聚合物的浆料，得到阴极催化层，将双面均涂有催化剂的质子交换膜与气体扩散层压合，即制得阳极含有亲水性高分子聚合物的自增湿膜电极。本发明通过简单实用的制备方法即可实现膜电极的自增湿，并且成本低廉，采用该自增湿膜电极装配的燃料电池可简化系统、降低成本、提高系统的功率密度。

主权项

阳极催化层含亲水性高分子聚合物的膜电极的制备方法，其特征在于步骤如下：(1)质子交换膜依次在双氧水溶液中和硫酸溶液中加热预处理，然后用蒸馏水洗涤干净；(2)将有机高分子聚合物溶于溶剂中，配制成质量百分浓度为1‰‑1％的高分子聚合物溶液；所述有机高分子聚合物中含有羟基、羰基、羧基、磺酸基或胺基中的一种以上的基团；(3)将碳载铂催化剂、全氟磺酸聚合物溶液、步骤(2)所述有机高分子聚合物溶液、水或者易挥发性溶剂按10∶2‑5∶0.1‑2∶200‑2000的质量比混合后，经超声波震荡分散成催化剂浆料，再将该催化剂浆料喷涂在质子交换膜的一侧，Pt的载量控制在0.05‑0.5mg.cm‑2之间，然后将喷涂好的质子交换膜进行热处理，即制得膜电极的阳极催化层；(4)将碳载铂催化剂、全氟磺酸聚合物溶液、水或者易挥发性溶剂按10∶2‑5∶200‑2000的质量比混合后，经超声波震荡分散成，将该催化剂浆料喷涂在经步骤(3)处理之后的质子交换膜的另一侧，Pt的载量控制在0.1‑1mg.cm‑2之间，然后将喷涂好的质子交换膜进行热处理后，制得膜电极的阴极催化层；(5)将两张预先喷涂好的气体扩散层分别压合在经步骤(4)处理之后的质子交换膜的两侧，即制得膜电极；或者上述制备过程中，在经步骤(1)和步骤(2)的处理之后，先制得膜电极的阴极催化层，然后再制得膜电极的阳极催化层，最后再进行步骤(5)的处理。