[發明專利]一種高比能量直接甲醇燃料電池膜電極及其制備方法

有效

• 申請號: 201410243424.0
• 申請日: 2014-06-04
• 公開（公告）號: CN103972515A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 張雪林;張宇峰;劉曉為
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M4/88
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種高比能量直接甲醇燃料電池膜電極，由陽極氣體擴散電極、質子交換膜和陰極氣體擴散電極組成，其特征在于所述陽極氣體擴散電極和陰極氣體擴散電極的擴散層均由石墨烯氣凝膠/不銹鋼氈復合材料制得。

2.根據權利要求1所述的高比能量直接甲醇燃料電池膜電極，其特征在于所述石墨烯氣凝膠/不銹鋼氈復合材料采用以下方法制備：將清洗過的不銹鋼氈浸泡在2-10ml/L的氧化石墨烯水溶液中30-90分鐘，之后進行冷凍干燥處理，最后在400-500℃下進行燒結處理1-5小時。

3.根據權利要求1所述的高比能量直接甲醇燃料電池膜電極，其特征在于所述石墨烯氣凝膠/不銹鋼氈復合材料采用以下方法制備：將清洗過的不銹鋼氈浸泡在2-10ml/L的氧化石墨烯水溶液中30-90分鐘，之后放入含有5-15g/L維C的水溶液中進行還原處理2-5小時，之后再進行冷凍干燥處理。

4.一種權利要求1所述的高比能量直接甲醇燃料電池膜電極的制備方法，其特征在于所述方法步驟如下：

（1）石墨烯氣凝膠/不銹鋼氈復合材料的制備

將清洗過的不銹鋼氈浸泡在2-10ml/L的氧化石墨烯水溶液中30-90分鐘，之后進行冷凍干燥處理，最后在400-500℃下進行燒結處理1-5小時；

（2）陰極氣體擴散電極的制備過程如下：

將Pt/C催化劑與一定量的去離子水混合，超聲振蕩，然后加入Nafion溶液和異丙醇，控制Nafion與Pt/C混合物的質量比為1/3~1/9，超聲振蕩、磁力攪拌至形成均勻的陰極催化劑漿料，將漿料通過刷涂或噴涂的方式覆于石墨烯氣凝膠與不銹鋼氈復合材料的表面，烘干，即可得到陰極氣體擴散電極；

（3）陽極氣體擴散電極的制備過程如下：

將PtRu/C催化劑與一定量的去離子水混合，超聲振蕩，然后加入Nafion溶液和異丙醇，控制Nafion與PtRu/C混合物的質量比為1/3~1/9，超聲振蕩、磁力攪拌至形成均勻的陽極催化劑漿料，將漿料通過刷涂或噴涂的方式覆于陽極擴散層表面，烘干，即可得到陽極氣體擴散電極；

（4）熱壓形成膜電極過程如下：

將質子交換膜置于陽極氣體擴散電極與陰極氣體擴散電極的中間，三者對齊擺放，使用熱壓機在100-180kg.cm^-2的壓強下、135℃的溫度下熱壓1-5min，即制得權利要求1所述的高比能量直接甲醇燃料電池膜電極。

5.根據權利要求4所述的高比能量直接甲醇燃料電池膜電極的制備方法，其特征在于所述陰極催化層Pt載量為1~5mg/ cm²。

6.根據權利要求4所述的高比能量直接甲醇燃料電池膜電極的制備方法，其特征在于所述陽極催化層Pt載量為3~6mg/ cm²。

7.根據權利要求4所述的高比能量直接甲醇燃料電池膜電極的制備方法，其特征在于所述步驟（1）石墨烯氣凝膠/不銹鋼氈復合材料的制備替換為：將清洗過的不銹鋼氈浸泡在2-10ml/L的氧化石墨烯水溶液中30-90分鐘，之后放入含有5-15g/L維C的水溶液中進行還原處理2-5小時，之后再進行冷凍干燥處理。