[發明專利]一種氫燃料電池膜電極的制備方法

在審

• 申請號: 201811252703.8
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN109560292A
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 方忠慧;張豐
• 申請（專利權）人: 芬華氫能研究院江蘇有限公司
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M8/1004
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種氫燃料電池膜電極的制備方法包括質子交換膜固定，制備催化劑及漿液噴淋等三個步驟。本發明生產工藝簡單，可根據需要靈活調整膜電極結構，從而直接獲得滿足使用需要的膜電極產品，避免了后續加工工序，從而在提高生產制備作業效率高的同時降低了生產能耗及物料損耗低，同時，本發明一方面可有效的提高膜電極生產制備中催化劑使用效率，降低損耗催化劑損耗浪費，另一方面有效改善了膜電極表面催化劑的工作性能和穩定性，從而達到提高膜電極產品產品質量和使用性能的同時，有效的降低膜電極的生產及使用成本。

技術領域

本發明涉及一種氫燃料電池膜電極的制備方法，屬真石漆產品技術領域。

背景技術

膜電極是氫燃料電池中的核心組件之一，對氫燃料電池的性能起著至關重要的影響，當前在對膜電極進行生產中，往往均采用的傳統的生產工藝，雖然可以滿足膜電極產品生產和使用的需要，但在膜電極生產過程中，一方面存在催化劑與質子膜間連接關系的穩定性及可靠性，從而嚴重影響了膜電極產品的質量和運行的穩定性及可靠性，另一方面當前在進行膜電極產品生產制備過程中，往往需要對生產出的膜電極進行二次加工，以滿足實際使用是對膜電極產品結構的需要，從而在造成了較大的物料浪費的同時，也導致質子膜生產制備工序增加，降低了質子膜生產的效率，因此針對這一現狀，迫切需要開發一種新型的氫燃料電池及生產工藝，以滿足實際使用的需要。

發明內容

本發明目的就在于克服上述不足，提供一種氫燃料電池膜電極的制備方法。

為實現上述目的，本發明是通過以下技術方案來實現：

一種氫燃料電池膜電極的制備方法包括以下步驟：

第一步，質子交換膜固定，將質子交換膜通過定位裝置進行固定，使質子交換膜表面平整并與水平面呈0°—90°夾角，然后將固定后的質子交換膜在20℃—80℃恒溫環境中，并在惰性氣體保護氛圍下靜置存放；

第二步，制備催化劑，在20℃—60℃恒溫環境中，首先將催化劑、石墨烯、分散劑分別勻速添加到質子交換膜樹脂中，并混合均勻，制備得到混合漿液，然后將造孔劑添加到混合漿液中混合均勻，制備得到催化劑漿液，并對催化劑漿液在保持攪拌狀態下恒溫保存備用；

第三步，漿液噴淋，將第二步制備的漿液通過增壓泵增壓，然后在在50℃—150℃恒溫環境中，并在惰性氣體保護氛圍下通過霧化噴嘴均勻噴淋到處于固定狀態的質子交換膜各表面依次進行噴涂，其中在進行噴涂作業中，對質子交換膜表面進行逐層噴涂，并使催化劑漿液在質子交換膜表面沉積厚度為0.1—1毫米，且每層噴涂厚度為0.01—0.05毫米，相鄰兩層噴涂時間間隔為3—30秒，完成噴涂作業后，在30℃—100℃恒溫環境中，并在惰性氣體保護氛圍下靜置保溫10—120分鐘，然后自然冷卻至常溫，即可得到成品氫燃料電池膜電極。

進一步的，所述第一步中，在對質子交換膜進行定位時，水平方向上相鄰的兩個質子交換膜之間間距不小于10厘米，豎直方向上相鄰的兩個質子交換膜之間間距為質子交換膜最大寬度的1.1—2倍。

進一步的，所述第二步中，所述的催化劑為Pt-Ru、Pt-Sn、Pt-WO3、Pt-Mo中的任意一種。

進一步的，所述第二步中，所述的分散劑為甲醇、乙醇、乙二醇、異丙醇、丙三醇中的任意一種與石墨烯分散劑以任意比例混合。

進一步的，所述質子交換膜樹脂為離子交換樹脂。

進一步的，所述造孔劑為氯化鈉、氯化鉀、碳酸氫銨及草酸銨中的任意一種。

進一步的，所述第二步中，催化劑、石墨烯、分散劑總量為質子交換膜樹脂總量的20%—50%，催化劑、石墨烯、分散劑之間混合比例為1：1—5：1.3—10。

進一步的，所述第二步中，造孔劑與混合漿液間的比例為1：3—10。