[發(fā)明專利]質(zhì)子交換膜燃料電池膜電極的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410082069.3
• 申請日: 2014-03-07
• 公開（公告）號: CN103872345A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王兆生;楊磊;潘粉喬
• 申請（專利權(quán)）人: 紹興縣永利新能源研究院有限公司
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M8/02
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 連平

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說涉及一種質(zhì)子交換膜燃料電池膜電極的制備方法。

背景技術(shù)：

目前，燃料電池的催化劑層是通過刷涂、噴涂、印刷等各種工藝手段將催化劑漿料制備到氣體擴散層或質(zhì)子交換膜的表面，通過該方法形成的催化劑層是一種由很多團聚體構(gòu)成的無序堆積結(jié)構(gòu)，很多貴金屬催化劑顆粒深埋在團聚體內(nèi)部，很難起到催化作用，因此，這種無序堆積結(jié)構(gòu)會造成局部質(zhì)子傳導(dǎo)、電子傳導(dǎo)或氣體傳導(dǎo)的死區(qū)、使得催化劑的利用效率低。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)之不足，而提供一種質(zhì)子交換膜燃料電池膜電極的制備方法，它提高了燃料電池膜電極上催化劑的利用效率。

本發(fā)明的技術(shù)解決措施如下：

質(zhì)子交換膜燃料電池膜電極的制備方法，

1）、無機質(zhì)子交換膜的制備：

ａ）、首先制備雜多酸與無機氧化物前驅(qū)體混合溶液：先將雜多酸加入到水和乙醇的混合溶劑中，其中按重量計水∶乙醇=1∶3～10，雜多酸與水和乙醇混合溶劑的重量比為1∶16～300，攪拌15～30分鐘，然后按重量計無機氧化物前驅(qū)體混合溶液∶雜多酸=10∶1～2加入雜多酸，繼續(xù)攪拌15～30分鐘，形成雜多酸與無機氧化物前驅(qū)體混合溶液；

ｂ）、表面活性劑溶液的制備：按重量計雜多酸與無機氧化物前驅(qū)體混合溶液∶表面活性劑=3∶1，將表面活性劑加入雜多酸與無機氧化物前驅(qū)體混合溶液中，表面活性劑與水和乙醇混合溶劑的重量比為1∶30～64，攪拌15～30分鐘，制成表面活性劑溶液；

ｃ）、無機質(zhì)子傳導(dǎo)粉末前驅(qū)體制備：將步驟ｂ）制備的表面活性劑溶液緩慢加入至步驟ａ）制備的雜多酸與無機氧化物前驅(qū)體混合溶液中，室溫下攪拌1～2小時，制得無機質(zhì)子傳導(dǎo)粉末前驅(qū)體；

ｄ）、無機質(zhì)子交換膜制備：將步驟ｃ）制備的無機質(zhì)子傳導(dǎo)粉末前驅(qū)體置于培養(yǎng)皿中，在干燥箱中35℃～45℃下熱處理7～10天，然后在溫度350℃～400℃下高溫煅燒1～2小時，得到無機質(zhì)子傳導(dǎo)粉末，碾磨此無機質(zhì)子傳導(dǎo)粉末，按重量比無機質(zhì)子傳導(dǎo)粉末∶熱塑性樹脂粘結(jié)劑=1∶1～3將熱塑性樹脂粘結(jié)劑和無機質(zhì)子傳導(dǎo)粉末充分混合攪拌均均后再熱壓制備成無機質(zhì)子交換膜；

2）、無機質(zhì)子交換膜－催化層組件的制備：將催化劑、無機質(zhì)子傳導(dǎo)粉末、熱塑性樹脂粘結(jié)劑、電子傳導(dǎo)材料混合均勻得混合物，在混合物中，催化劑、無機質(zhì)子傳導(dǎo)粉末、熱塑性樹脂粘結(jié)劑、電子傳導(dǎo)材料所占重量百分比為：催化劑10～50％、無機質(zhì)子傳導(dǎo)粉末10～40％、電子傳導(dǎo)材料10～30％、熱塑性樹脂粘結(jié)劑10～20％；混合物涂抹在無機質(zhì)子交換膜的中間位置，厚度為5～30微米，無機質(zhì)子交換膜的四周預(yù)留出1～10毫米用于密封；然后，Ｎ↓［2］氣保護下200℃熱處理3～10分鐘；

3）、無機質(zhì)子交換膜－催化層組件的密封：采用氣密性好、適應(yīng)于200℃以上工作的聚合物或者聚合物改性材料作為密封材料用于密封，在制備過程中，將密封材料直接涂抹于無機質(zhì)子交換膜四周預(yù)留的位置；

4）、無機質(zhì)子交換膜燃料電池膜電極的制備：在密封好的無機質(zhì)子交換膜－催化層上直接覆蓋氣體擴散層即得到無機質(zhì)子交換膜燃料電池膜電極。

本發(fā)明的有益效果在于：

它提高了燃料電池膜電極上催化劑的利用效率。

具體實施方式：

實施例：質(zhì)子交換膜燃料電池膜電極的制備方法，

1）、無機質(zhì)子交換膜的制備：

ａ）、首先制備雜多酸與無機氧化物前驅(qū)體混合溶液：先將雜多酸加入到水和乙醇的混合溶劑中，其中按重量計水∶乙醇=1∶3～10，雜多酸與水和乙醇混合溶劑的重量比為1∶16～300，攪拌15～30分鐘，然后按重量計無機氧化物前驅(qū)體混合溶液∶雜多酸=10∶1～2加入雜多酸，繼續(xù)攪拌15～30分鐘，形成雜多酸與無機氧化物前驅(qū)體混合溶液；

ｂ）、表面活性劑溶液的制備：按重量計雜多酸與無機氧化物前驅(qū)體混合溶液∶表面活性劑=3∶1，將表面活性劑加入雜多酸與無機氧化物前驅(qū)體混合溶液中，表面活性劑與水和乙醇混合溶劑的重量比為1∶30～64，攪拌15～30分鐘，制成表面活性劑溶液；

ｃ）、無機質(zhì)子傳導(dǎo)粉末前驅(qū)體制備：將步驟ｂ）制備的表面活性劑溶液緩慢加入至步驟ａ）制備的雜多酸與無機氧化物前驅(qū)體混合溶液中，室溫下攪拌1～2小時，制得無機質(zhì)子傳導(dǎo)粉末前驅(qū)體；