[发明专利]一种自加湿质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法

摘要

本发明属于新能源燃料电池技术领域，具体的说是一种自加湿质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法。本发明通过自增湿催化剂层的设计，使膜和催化层中维持足够的水分，从而实现膜电极的自增湿。一方面简化系统，减少体积，另一方面自增湿催化剂层易于降低成本，有利于燃料电池的推广应用,并且本发明具有易于制备的特点，制备的膜电极质子传导率、功率密度优异，组装电池后耐久性能表现出色。

主权项

1.一种自加湿质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：步骤一、Pt/C粉末预处理；采用0.2‑7mg/mL多巴胺溶液，于65‑90℃连续回流搅拌预处理商业化Pt/C粉末3‑5h，经抽滤、洗涤、烘干，得到聚多巴胺@Pt/C粉末；所述Pt/C粉末与多巴胺溶液的质量比值为0.06‑0.5；步骤二、自加湿催化剂溶液的制备；将步骤一中制备的聚多巴胺@Pt/C粉末经少许去离子水润湿，加入异丙醇、去离子水、乙醇、5％Nafion溶液，超声波震荡0.5‑1.0h，再经超声波破碎处理0.3‑1.0h，即得到自加湿催化剂溶液；所述聚多巴胺@Pt/C粉末、异丙醇、去离子水、乙醇、5％Nafion溶液质量比为0.0029～0.0034：0.44～0.51：0.022～0.05：0.45～0.49：0.01～0.014；步骤三、催化层的制备；a)阴极催化层制备；将步骤二制备的自加湿催化剂溶液采用超声波，在45‑60℃、真空吸附的条件下喷涂在Nafion质子交换膜的一侧，喷涂的质量为0.2‑0.46mg/cm²；b)阳极催化层的制备；将步骤二制备的自加湿催化剂采用超声波，在70‑85℃、真空吸附的条件下喷涂在离子型聚烯烃转印膜上，喷涂的质量为0.03‑0.12mg/cm²；c)热压将b)中带有转印膜阳极催化层放在a)中Nafion质子交换膜的另一侧，经加热95‑120℃、0.5‑3MPa下热压30‑60s，剥去转印膜即可得到催化层与膜的组合件；步骤四、气体扩散层的制备；在催化层与膜的组合件的两侧分别放上碳纸，经70‑85℃、0.3‑0.5MPa下热压10‑20s，即得到具有自加湿质子交换膜燃料电池膜电极。