[發明專利]一種質子交換膜燃料電池催化層及其制備方法

無效

• 申請號: 200810228228.0
• 申請日: 2008-10-22
• 公開（公告）號: CN101722046A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發明（設計）人: 衣寶廉;俞紅梅;繆智力;邵志剛
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: B01J31/10
• 分類號: B01J31/10;B01J21/06
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳;周秀梅

1.一種質子交換膜燃料電池催化層，其特征在于：

所述催化層由磺化處理過的親水性無機氧化物、電催化劑、全氟磺酸樹脂組成，其中無機氧化物于催化層中所占的重量比例為2-50％，其中電催化劑于催化層中所占的重量比例為10-80％，余量為全氟磺酸樹脂，且它們三者的加和為100％。

2.按照權利要求1所述催化層，其特征在于：所述親水性無機氧化物為SiO₂、TiO₂或ZrO₂，其磺化處理過可按常規方法進行。

3.按照權利要求2所述催化層，其特征在于：磺化處理的親水性無機氧化物制備方法是，將親水性無機氧化物與帶有磺酸、磷酸基團的有機硅烷或無機酸反應10～48h，在親水性無機氧化物表面引入酸性基團，形成磺化處理過的親水性無機氧化物。

4.按照權利要求1所述催化層，其特征在于：催化層厚度為5～30μm。

5.一種權利要求1所述催化層的制備方法，其特征在于：按所需比例將親水性無機氧化物或磺化處理過的親水性無機氧化物摻雜到由電催化劑、質量濃度5-20％的全氟磺酸樹脂溶液和醇溶劑組成的催化層漿料中，攪拌均勻后，然后通過噴涂、涂布或絲網印刷的方法在擴散層或質子交換膜上制備催化層，從而獲得既具有較好保水性能又具有較高的質子電導率的催化層。

6.按照權利要求5所述催化層的制備方法，其特征在于：磺化處理的親水性無機氧化物制備方法是，將親水性無機氧化物與帶有磺酸、磷酸基團的有機硅烷或無機酸反應10～48h，在親水性無機氧化物表面引入酸性基團，形成磺化處理過的親水性無機氧化物。

7.按照權利要求5所述催化層的制備方法，其特征在于：所述摻雜的親水性無機氧化物可以是SiO₂、TiO₂或ZrO₂。

8.按照權利要求5所述催化層的制備方法，其特征在于：醇溶劑與全氟磺酸樹脂溶液用量的重量比為2-8∶1。