[發(fā)明專利]一種低鉑質子交換膜燃料電池膜電極及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010411483.X
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111584880B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發(fā)明（設計）人: 劉凱;張義煌;許笑目;陳杰;李剛
• 申請（專利權）人: 無錫威孚高科技集團股份有限公司
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M4/92;H01M8/1004;H01M4/88
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所(普通合伙) 32104
• 代理人: 曹祖良

1.一種低鉑質子交換膜燃料電池膜電極的制備方法，其特征在于，所述低鉑質子交換膜燃料電池膜電極，包括質子交換膜及其兩側涂布的催化層，所述催化層包括多孔材料及填充在多孔材料內的催化劑，所述催化劑是鉑載量為40%-60%的鉑碳催化劑中的一種或多種；

所述制備方法包括以下步驟：

（1）在多孔材料表面，利用薄膜制備技術制備催化層，催化層表面鉑載量為0.05-0.3mg/cm²；其中催化層的制備方法：將多孔材料置于催化劑墨水中浸泡，當多孔材料內催化劑含量不再增加時，取出多孔材料并烘干，并在烘干后的多孔材料表面進行催化劑墨水的涂覆并烘干；

（2）在催化層表面噴涂全氟磺酸樹脂溶液，得到有粘結性能的催化層，催化層表面全氟磺酸樹脂的含量為 0.04-0.3mg/cm²；

（3）將步驟（2）制得的催化層與質子交換膜加壓組裝，得到催化層覆蓋的質子交換膜CCM，其中加壓溫度為25-140℃，壓力為10-30bar，加壓時間為50-180 s；

（4）將CCM兩面點膠后粘合氣體擴散層得到低鉑質子交換膜燃料電池膜電極；

所述多孔材料采用耐腐蝕且穩(wěn)定的疏水材料制成，所述多孔材料孔隙率為80%以上，多孔材料實際厚度為1-10μm，實際孔徑為10-200μm。

2.根據(jù)權利要求1所述的低鉑質子交換膜燃料電池膜電極的制備方法，其特征在于，所述多孔材料包括膨體聚四氟乙烯或/和聚偏氟乙烯。

3.根據(jù)權利要求1所述的低鉑質子交換膜燃料電池膜電極的制備方法，其特征在于，在設定溫度為40-150℃的烘箱中進行所述烘干過程。

4.根據(jù)權利要求1所述的低鉑質子交換膜燃料電池膜電極的制備方法，其特征在于，步驟（2）中所述全氟磺酸樹脂溶液的濃度為0.05wt%-0.5wt%，所述全氟磺酸樹脂溶液是利用體積分數(shù)為50％的異丙醇或丙醇水溶液將高濃度的全氟磺酸樹脂溶液稀釋至目標濃度，全氟磺酸樹脂載量為0.01-0.1mg/cm²。

5.根據(jù)權利要求1所述的低鉑質子交換膜燃料電池膜電極的制備方法，其特征在于，所述催化層的陽極鉑載量為0.05-0.15mg/cm²。

6.根據(jù)權利要求1所述的低鉑質子交換膜燃料電池膜電極的制備方法，其特征在于，步驟（3）中制得的CCM的厚度為28-40μm。