[发明专利]一种基于石墨烯热电管理层的燃料电池制备方法

摘要

本发明公开了一种基于石墨烯热电管理层的燃料电池制备方法，包括步骤在质子交换膜上形成微米级凹凸结构；在具有凹凸结构的质子交换膜表面制备催化层；在催化层表面制备热电管理层；在热电管理层表面制备扩散层；在流场夹具中制成电池单体。本发明基于石墨烯的热电管理层具有超高电子导电率和超高热导率，不仅能快速地导出和导入燃料电池催化层电化学反应过程中产生的电子和所需电子，降低电化学极化和欧姆极化，提高输出性能。而且能快速将催化剂产生的大量废热排出，维持稳定的电化学反应。同时，还能均衡催化层中的温度与电场，延长寿命。并且制备过程简单可控，适于工业化生产。

主权项

一种基于石墨烯热电管理层的燃料电池制备方法，包括步骤：1)提供一质子交换膜；2)采用具有条状凸出结构的模板将上述1)步骤中质子交换膜热压制备成表面带有微米级凹凸结构的质子交换膜；其特征在于，还包括以下步骤：3)采用湿化学方法或原子层气相沉积法在上述步骤2)制得的带有微米凹凸结构的质子交换膜表面上制备一层催化剂薄膜层，制成催化层|质子交换膜|催化层三合一组件；其中所述催化剂为具有高催化活性金属材料或者其合金，并且催化剂颗粒均匀地附着于质子交换膜表面上，每个催化剂颗粒之间紧密相连；4)将石墨烯、醇溶剂和分散剂混合均匀，将所述三合一组件固定在超声雾化设备上并加热，然后将混合均匀的浆料通过超声雾化设备喷涂在上述步骤3)制得的三合一组件两表面，形成具有热电管理层的热电管理层|催化层|质子交换膜|催化层|热电管理层五合一组件；5)在上述步聚4)制得的五合一组件两侧分别贴合两片扩散层，形成扩散层|热电管理层|阳极催化层|质子交换膜|阴极催化层|热电管理层|扩散层七合一组件；所述热电管理层的厚度为0.5～10μm，所述石墨烯占石墨烯、醇溶剂和分散剂混合浆料的质量分数为0.1～20％；6)将上述步骤5)中制得的七合一组件置入流场夹具中，制得石墨烯燃料电池单体。