[發明專利]一種燃料電池膜電極組件的制備方法

有效

• 申請號: 201710595430.6
• 申請日: 2017-07-20
• 公開（公告）號: CN107437628B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 邵航宇;楚天闊;谷軍
• 申請（專利權）人: 河南豫氫動力有限公司
• 主分類號: H01M8/1016
• 分類號: H01M8/1016;H01M8/1004
• 代理公司: 上?？剖⒅R產權代理有限公司 31225
• 代理人: 劉燕武

1.一種燃料電池膜電極組件的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）取催化劑倒入全氟磺酸溶液中，再加入混合溶劑，分散，采用真空消泡工藝制備催化劑漿料；

（2）將步驟（1）制備的催化劑漿料直接涂覆在質子交換膜兩側，干燥，即得到膜電極CCM；

（3）將氣體擴散層固定在步驟（2）制得的膜電極CCM兩側，并進行封邊處理，即可制得所述燃料電池膜電極組件；

步驟（1）中，所述的混合溶劑為異丙醇與水的混合溶劑，所述的全氟磺酸溶液為5%的全氟磺酸溶液，兩者的添加量滿足：催化劑、全氟磺酸溶液、異丙醇與水的質量比為(8~10):(3~5):(38~45):(36~43)；

所述的混合溶劑中還包括乙氧基乙醇、丁氧基乙醇或N-甲基吡咯烷酮中的至少一種，其添加量滿足與異丙醇的質量比為（0~10）：(38~45)。

2.根據權利要求1所述的一種燃料電池膜電極組件的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，所述催化劑為碳載鉑基催化劑，其外形為顆粒、八面體、納米線、納米花、核/殼或納米棒。

3.根據權利要求1所述的一種燃料電池膜電極組件的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，制備催化劑漿料時，還加入包括增稠劑、抗沉淀劑、造孔劑和慢干劑在內的其他添加助劑，并滿足：催化劑、增稠劑、抗沉淀劑、造孔劑和慢干劑的質量比為(8~10)：(0~8)：(0~9)：(0~7)：(5~10)。

4.根據權利要求3所述的一種燃料電池膜電極組件的制備方法，其特征在于，所述的增稠劑選自丙三醇、乙二醇和乙酸丁酯中的至少一種；

所述的抗沉淀劑選自南京古田化工有限公司的TMN-10、X-100、OROTAN963、D-850中的至少一種；

所述的造孔劑選自碳酸氫銨、硫酸銨、草酸銨、醋酸銨和碳酸銨中的至少一種；

所述的慢干劑選自正丙醇、乙醇、丙二醇乙醚和2-乙氧基乙醇中的至少一種。

5.根據權利要求1所述的一種燃料電池膜電極組件的制備方法，其特征在于，步驟（2）中所述的質子交換膜的厚度為15~50μm。

6.根據權利要求1所述的一種燃料電池膜電極組件的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，催化劑漿料涂覆在質子交換膜前，先加熱質子交換膜，加熱的工藝條件為：在30~60℃下加熱15~30min。

7.根據權利要求1所述的一種燃料電池膜電極組件的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，催化劑漿料涂覆在質子交換膜上的方式為刮涂或噴涂；

催化劑漿料涂覆在質子交換膜上時，先將催化劑漿料涂布在質子交換膜上一側，干燥，再在質子交換膜另一側上涂覆催化劑漿料，烘干后，即制成膜電極。

8.根據權利要求1所述的一種燃料電池膜電極組件的制備方法，其特征在于，步驟（2）中催化劑漿料在質子交換膜兩側的涂覆量滿足：當膜電極的陽極側的催化劑負載量為0.01~0.5mg/cm²，陰極側的催化劑負載量為0.1~1mg/cm²。