[發(fā)明專利]陽(yáng)極催化層含親水性高分子聚合物的膜電極及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110365119.5
• 申請(qǐng)日: 2011-11-17
• 公開（公告）號(hào): CN102437343A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖世軍;梁華根;鄭麗萍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/88
• 分類號(hào): H01M4/88;H01M4/86
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.陽(yáng)極催化層含親水性高分子聚合物的膜電極的制備方法，其特征在于步驟如下：

(1)質(zhì)子交換膜依次在雙氧水溶液中和硫酸溶液中加熱預(yù)處理，然后用蒸餾水洗滌干凈；

(2)將有機(jī)高分子聚合物溶于溶劑中，配制成質(zhì)量百分濃度為1‰-1％的高分子聚合物溶液；所述有機(jī)高分子聚合物中含有羥基、羰基、羧基、磺酸基或胺基中的一種以上的基團(tuán)；

(3)將碳載鉑催化劑、全氟磺酸聚合物溶液、步驟(2)所述有機(jī)高分子聚合物溶液、水或者易揮發(fā)性溶劑按10∶2-5∶0.1-2∶200-2000的質(zhì)量比混合后，經(jīng)超聲波震蕩分散成催化劑漿料，再將該催化劑漿料噴涂在質(zhì)子交換膜的一側(cè)，Pt的載量控制在0.05-0.5mg.cm^-2之間，然后將噴涂好的質(zhì)子交換膜進(jìn)行熱處理，即制得膜電極的陽(yáng)極催化層；

(4)將碳載鉑催化劑、全氟磺酸聚合物溶液、水或者易揮發(fā)性溶劑按10∶2-5∶200-2000的質(zhì)量比混合后，經(jīng)超聲波震蕩分散成，將該催化劑漿料噴涂在經(jīng)步驟(3)處理之后的質(zhì)子交換膜的另一側(cè)，Pt的載量控制在0.1-1mg.cm^-2之間，然后將噴涂好的質(zhì)子交換膜進(jìn)行熱處理后，制得膜電極的陰極催化層；

(5)將兩張預(yù)先噴涂好的氣體擴(kuò)散層分別壓合在經(jīng)步驟(4)處理之后的質(zhì)子交換膜的兩側(cè)，即制得膜電極；

或者上述制備過(guò)程中，在經(jīng)步驟(1)和步驟(2)的處理之后，先制得膜電極的陰極催化層，然后再制得膜電極的陽(yáng)極催化層，最后再進(jìn)行步驟(5)的處理。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述質(zhì)子交換膜為美國(guó)DuPont公司生產(chǎn)的Nafion212、Nafion211膜或Nafion117膜。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述有機(jī)高分子聚合物為聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、葡聚糖、殼聚糖、聚丙烯酰胺中的一種以上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述溶劑為蒸餾水、無(wú)水乙醇或質(zhì)量百分濃度為1％-10％的乙酸溶液。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于全氟磺酸聚合物溶液為質(zhì)量百分濃度為5％的Nafion溶液。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述碳載鉑催化劑為Pt含量為10％-60％的Pt/C催化劑。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述易揮發(fā)性溶劑為無(wú)水乙醇、丙酮或異丙醇。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述步驟(1)具體過(guò)程為：將質(zhì)子交換膜放于質(zhì)量百分濃度為5％-15％的雙氧水中，在60-100℃下加熱0.5-2小時(shí)，經(jīng)蒸餾水洗滌后，再放于0.5-1mol.L^-1的硫酸溶液中，在60-100℃下加熱0.5-2小時(shí)，然后經(jīng)蒸餾水洗滌后，即完成預(yù)處理。

9.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的制備方法，其特征在于所述熱處理是在60-90℃下熱處理20-60分鐘。

10.權(quán)利要求1至9之一所述制備方法制備的膜電極。