[發明專利]一種燃料電池膜電極及其制備方法、燃料電池

有效

• 申請號: 202010191469.3
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN113497235B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 李目武;許永亮;周飛鯤;洪紹景;田冬偉;袁述
• 申請（專利權）人: 廣州汽車集團股份有限公司
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M4/88;H01M4/90;H01M4/92;H01M8/1004
• 代理公司: 深圳眾鼎專利商標代理事務所(普通合伙) 44325
• 代理人: 譚果林

1.一種燃料電池膜電極，其特征在于，包括質子交換膜和催化層，所述催化層包括陽極催化層和陰極催化層，所述陽極催化層和所述陰極催化層分別設置于所述質子交換膜的兩側，所述陽極催化層和所述陰極催化層均包括催化活性組分和抗反極材料，所述催化活性組分選自Pt/C催化劑，所述抗反極材料選自IrO₂；所述催化層還包括質子導體聚合物，所述質子導體聚合物選自全氟磺酸聚合物，所述Pt/C催化劑、所述全氟磺酸聚合物和所述IrO₂的質量比為2.5：1：（0.5~1）；

還包括有位于所述催化層外側的氣體擴散層，所述氣體擴散層包括基底層和微孔層，所述微孔層位于所述基底層朝向所述催化層的一側，所述基底層為多孔碳紙，所述微孔層均為多孔碳層，且所述微孔層的平均孔徑小于所述基底層的平均孔徑。

2.根據權利要求1所述的燃料電池膜電極，其特征在于，所述陽極催化層的厚度為5-10μm，所述陰極催化層的厚度為8~20?μm。

3.根據權利要求1所述的燃料電池膜電極，其特征在于，所述催化活性組分和所述抗反極材料以顆粒狀混合于所述催化層中，所述催化活性組分的顆粒粒徑為3~8nm，所述抗反極材料的顆粒粒徑為10~100nm。

4.根據權利要求1所述的燃料電池膜電極，其特征在于，所述催化活性組分中活性金屬的質量分數為10~70%。

5.根據權利要求1所述的燃料電池膜電極，其特征在于，施加反向電壓-1.0V，反極5min后，相同測試條件下，所述燃料電池膜電極的電流密度降低率≤7.8%。

6.根據權利要求1所述的燃料電池膜電極，其特征在于，所述氣體擴散層包括陽極氣體擴散層和陰極氣體擴散層，所述陽極氣體擴散層位于所述陽極催化層的外側，所述陽極氣體擴散層的厚度為50~200?μm，所述陰極氣體擴散層位于所述陰極催化層的外側，所述陰極氣體擴散層的厚度為20~150μm。

7.如權利要求1~6任意一項所述的燃料電池膜電極的制備方法，其特征在于，包括以下操作步驟：

將催化活性組分和抗反極材料分散于溶劑中制備得到陽極催化劑漿料和陰極催化劑漿料，所述抗反極材料選自IrO₂；

將陽極催化劑漿料和陰極催化劑漿料分別施加至質子交換膜的兩個側面，干燥后，得到陽極催化層和陰極催化層。

8.根據權利要求7所述的燃料電池膜電極的制備方法，其特征在于，在施加陽極催化劑漿料和陰極催化劑漿料之前，將質子交換膜置于5%~10%的雙氧水中浸泡0.5~2h，處理溫度為60~100℃，浸泡后用0.5~12mol/L的硫酸處理0.5~1h，處理溫度為60~80℃，清洗后在60~100℃下干燥，得到預處理的質子交換膜。

9.一種燃料電池，其特征在于，包括如權利要求1~6任意一項所述的燃料電池膜電極。