[發明專利]一種催化層、膜電極組件、燃料電池及制備方法

在審

• 申請號: 202011587145.8
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112687903A
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 段奔;潘牧;田明星;劉素芬;吳天涯;陳峰
• 申請（專利權）人: 武漢理工氫電科技有限公司
• 主分類號: H01M4/92
• 分類號: H01M4/92;H01M4/88;H01M8/1004
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 呂露

1.一種催化層，其特征在于，其主要是將分散混合物覆蓋于底膜表面并干燥得到，所述分散混合物包括溶劑，以及分散于所述溶劑中的第一負載型催化劑、第二負載型催化劑和離子交換樹脂，所述第一負載型催化劑的碳載體為碳比表面積為20-400的低比表面積碳，所述第二負載型催化劑的碳載體為碳比表面積為600-1800的高比表面積碳。

2.根據權利要求1所述的催化層，其特征在于，所述第一負載型催化劑的碳載體和所述第二負載型催化劑的碳載體的質量比為1：2-5：1。

3.根據權利要求1所述的催化層，其特征在于，所述分散混合物中第一負載型催化劑和第二負載型催化劑總量為0.1wt％-50wt％；

和/或，所述離子交換樹脂為第一負載型催化劑和第二負載型催化劑總量的20wt％-200wt％。

4.根據權利要求1所述的催化層，其特征在于，所述第一負載型催化劑和所述第二負載型催化劑的負載物均為鉑族或鉑族合金，可選地，所述第一負載型催化劑和/或所述第二負載型催化劑的負載物為Pt、Pb、PtCo合金、PtIr合金和PtRu合金中的至少一種；

所述第一負載型催化劑的負載量20％-50％，所述第二負載型催化劑的負載量為30％-70％。

5.一種如權利要求1至4中任一項所述的催化層的制備方法，其特征在于，其包括以下步驟：將所述分散混合物均勻覆蓋于底膜表面并干燥。

6.根據權利要求5所述的催化層的制備方法，其特征在于，所述分散混合物的配制方法包括以下步驟：

將第一負載型催化劑、離子交換樹脂分散于介電常數5-50的第一溶劑中形成第一混合液，將第二負載型催化劑、離子交換樹脂分散于介電常數30-70的第二溶劑中形成第二混合液；

將所述第一混合液和所述第二混合液混合均勻。

7.根據權利要求6所述的催化層的制備方法，其特征在于，所述第一溶劑和/或所述第二溶劑選自由離子水、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、叔丁醇、冰醋酸和環己烷組成的組合中的至少一種。

8.根據權利要求6所述的催化層的制備方法，其特征在于，所述干燥至含水量低于5％；

可選地，所述干燥的溫度為25-200℃；和/或，所述干燥的時間為1-600min。

9.一種膜電極組件，其特征在于，其包括質子交換膜、氣體擴散層和如權利要求1至4中任一項所述的催化層。

10.一種燃料電池，其特征在于，其包括如權利要求1至4中任一項所述的催化層。