[發明專利]帶水擴散區的自增濕質子交換膜燃料電池膜電極及其制備

無效

• 申請號: 200710072346.2
• 申請日: 2007-06-12
• 公開（公告）號: CN101071877A
• 公開（公告）日: 2007-11-14
• 發明（設計）人: 史鵬飛;王二東;杜春雨;尹鴿平;程新群
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H01M8/02
• 分類號: H01M8/02;H01M4/86;H01M4/88
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所
• 代理人: 吳國清

1、一種帶水擴散區的自增濕質子交換膜燃料電池膜電極制備方法，其特征在于該制備方法的步驟如下：

步驟一、氣體擴散層的制備：

氣體擴散層分為支撐層(4)與微多孔層(5)，支撐層(4)使用憎水處理過的碳紙，PTFE含量為20～40wt.％，為提高水由陰極向陽極的反擴散能力，適當提高陰極支撐層的PTFE載量，在支撐層(4)上均勻的噴涂一層PTFE含量為20～40wt.％的VulcanXC-72碳黑作為微多孔層(5)，碳黑的載量均為2mg/cm²，將噴涂微多孔層(5)后的碳紙在Ar氣保護環境下340℃燒結30～50分鐘，即制得氣體擴散層；

步驟二、水擴散區和陰極催化層的制備：

將電極的中央準備刷涂催化層的區域用硬質塑料覆蓋，在其剩余的區域噴涂小粒徑碳黑，形成水擴散區(3)；水擴散區(3)碳黑選用BP2000，用5ml-10ml乙醇或異丙醇水溶液分散均勻后，加入0.5wt.％Nafion，攪拌均勻；其中碳黑與Nafion的質量比為3∶1，碳黑載量為0.3mg/cm²；將噴完外沿親水碳黑的陰極極片放置好，用硬質塑料覆蓋該親水處理區域，使需刷涂催化劑的電極的中央區域露出；陰極催化劑選用20wt.％Pt/C催化劑，Pt載量為0.3mg/cm²，催化劑漿料由Pt/C、PTFE和少量的Nafion組成，其質量比為20∶5∶2；使用刷涂法將催化劑刷涂于電極中央的區域，形成陰極催化層；

步驟三、水擴散區和陽極催化層的制備：

陽極催化層的制備過程與陰極相同，區別在于陽極催化劑漿料為20wt.％Pt/C催化劑，Pt載量為0.2mg/cm²，催化劑漿料由Pt/C催化劑和Nafion組成，其質量比為3∶1，陽極催化層外沿水擴散區噴涂親水碳黑，親水碳黑漿料為VulcanXC-72碳黑和Nafion混合物，碳黑和Nafion質量比為3∶1。