[發明專利]一種氫燃料電池膜電極的制備工藝

有效

• 申請號: 201611242065.2
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106784944B
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 魏伶俐;楊小貞;劉建國;鄒志剛;吳聰萍
• 申請（專利權）人: 南京大學昆山創新研究院
• 主分類號: H01M8/1004
• 分類號: H01M8/1004
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 薛海霞;董建林

1.一種氫燃料電池膜電極的制備工藝，其特征在于，將超聲噴涂工藝和熱轉印工藝兩種工藝結合制備膜電極，首先采用超聲噴涂工藝將碳粉漿液、電催化劑漿液以及粘結劑漿液依次噴涂于轉印介質上依次形成碳粉漿液層、電催化劑層和粘結劑層，然后通過熱轉印工藝將催化層擔載于質子交換膜上，再用自動化噴涂設備自制擴散層，經過熱壓后得到膜電極；電催化劑漿料由鉑含量為60%的Pt/C催化劑、異丙醇、Nafion含量為5%的Nafion溶液組成，三者質量比例為1~3:30~60:4~10；碳粉漿液層經過轉印后在電催化劑層的外側，當與擴散層進行熱壓時碳粉漿液層與擴散層緊密結合；粘結劑漿液為5%Nafion溶液，即全氟磺酸-聚四氟乙烯共聚物溶液；噴涂擴散層時，加熱平臺溫度保持在60℃~140℃。

2.根據權利要求1所述的氫燃料電池膜電極的制備工藝，其特征在于，所述碳粉漿液的配制方法是：將碳粉與分散劑加入器皿中并分散均勻，碳粉質量含量為30%~60%，分散劑質量含量為40%~70%，其中，分散劑為低沸點醇類，選自甲醇、乙醇、丙醇及異丙醇中的一種或幾種。

3.根據權利要求1所述的氫燃料電池膜電極的制備工藝，其特征在于，所述碳粉漿液噴涂于轉印介質上的碳載量為0.2~2mg/cm²，催化劑層載量為0.2mg/cm²-0.5mg/cm²。

4.根據權利要求1所述的氫燃料電池膜電極的制備工藝，其特征在于，所述粘結劑漿液噴涂于轉印介質上的離子交換樹脂載量為0.01~1.0mg/cm²。

5.根據權利要求1所述的氫燃料電池膜電極的制備工藝，其特征在于，所述轉印介質為高溫布、聚四氟乙烯、玻纖膜和聚酰亞胺中的一種。

6.根據權利要求1所述的氫燃料電池膜電極的制備工藝，其特征在于，自制擴散層時所用的自動化噴涂設備為超聲噴涂儀器。

7.根據權利要求6所述的氫燃料電池膜電極的制備工藝，其特征在于，噴涂擴散層時，碳黑及憎水劑漿液的流速在2~30mL/min，微孔層載量為1~5 mg/cm²，憎水劑為聚四氟乙烯、正硅酸乙酯和甲基三乙氧基硅烷中的一種；微孔層由碳黑及憎水劑組成，兩者質量比例為3~5:0.5~2。