[發明專利]一種直接甲醇燃料電池雙催化層膜電極及其制備方法

無效

• 申請號: 201110318483.6
• 申請日: 2011-10-19
• 公開（公告）號: CN102386420A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 王樹博;謝曉峰;王金海;王要武;尚玉明
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M4/88
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 黃家俊

1.一種直接甲醇燃料電池雙催化層膜電極，該雙催化層膜電極包括陰極擴散層、陽極擴散層、陰極催化層、陽極催化層和質子交換膜、其特征在于：該雙催化層膜電極還包括陰極“催化膠水”層和陽極“催化膠水”層，其中，質子交換膜的一側依次為陰極“催化膠水”層、陰極催化層和陰極擴散層，另一側依次為陽極“催化膠水”層、陽極催化層和陽極擴散層，陽極“催化膠水”層及陰極“催化膠水”層均含有60wt％～80wt％的Nafion和20wt％～40wt％的催化劑。

2.根據權利要求1所述的雙催化層膜電極，其特征在于：所述陽極催化層含有10wt％～15％wt的Nafion和85wt％～90wt％的催化劑，所述陰極催化層含有30wt％～35wt％的Nafion和65wt％～70wt％的催化劑。

3.根據權利要求2所述的雙催化層膜電極，其特征在于：陽極催化層和陽極“催化膠水”層使用的催化劑均為PtRu黑催化劑，陰極催化層和陰極“催化膠水”層使用的催化劑均為60％Pt/C催化劑。

4.權利要求1～3任一權利要求所述的雙催化層膜電極的制備方法，其特征在于：該方法包括如下步驟：將質子交換膜預處理后，在質子交換膜兩側分別制備陰極“催化膠水”層和陽極“催化膠水”層，然后在陰極“催化膠水”層表面制備陰極催化層，陽極“催化膠水”層表面制備陽極催化層，再經熱壓制備成CCM，將CCM與陰極擴散層和陽極擴散層共同熱壓制備成直接甲醇燃料電池雙催化層膜電極。

5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于：所述制備陰極“催化膠水”層的方法為：將催化劑、分散劑和Nafion溶液混合，經攪拌、超聲震蕩得到混合均勻的陰極“催化膠水”層漿料，將該漿料涂覆于質子交換膜的陰極一側；

所述制備陽極“催化膠水”層的方法為：將催化劑、分散劑和Nafion溶液混合，經攪拌、超聲震蕩得到混合均勻的陽極“催化膠水”層漿料，將該漿料涂覆于質子交換膜的陽極一側。

6.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于：所述制備陰極催化層的方法為：將催化劑、分散劑和Nafion溶液混合，經攪拌、超聲震蕩得到混合均勻的陰極催化層漿料，將該漿料涂覆于陰極“催化膠水”層的表面；

所述制備陽極催化層的方法為：將催化劑、分散劑和Nafion溶液混合，經攪拌、超聲震蕩得到混合均勻的陽極催化層漿料，將該漿料涂覆于陽極“催化膠水”層的表面。

7.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于：熱壓溫度為140℃～145℃，熱壓壓力為2.7～3MPa，熱壓時間為3～5分鐘。

8.根據權利要求5或6所述的制備方法，其特征在于：所述分散劑為去離子水、異丙醇或乙醇。