[發明專利]燃料電池膜電極及其制備方法、質子交換膜燃料電池

在審

• 申請號: 202111006476.2
• 申請日: 2021-08-30
• 公開（公告）號: CN113707896A
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 鐘青;潘牧;田明星;段奔;余麗紅;鄭偉倩
• 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;H01M8/1004;H01M4/88
• 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: 付興奇

1.一種燃料電池膜電極，其特征在于，包括質子交換膜以及設置在所述質子交換膜兩側的陰極催化劑層和陽極催化劑層；

所述陰極催化劑層包括催化劑粉、石墨化碳粉和樹脂；其中，所述催化劑粉為碳載金屬催化劑，所述催化劑粉中的碳粉的比表面積大于所述石墨化碳粉的比表面積；所述石墨化碳粉上不負載金屬催化劑，所述催化劑粉中的碳粉與所述石墨化碳粉的質量比為(2-4):2。

2.根據權利要求1所述的燃料電池膜電極，其特征在于，所述催化劑粉中的碳粉的比表面積為700-1000m²/g，所述石墨化碳粉的比表面積為50-150m²/g。

3.根據權利要求2所述的燃料電池膜電極，其特征在于，所述催化劑粉為碳載鉑催化劑粉，鉑的質量百分含量為40-60％。

4.根據權利要求1-3任一項所述的燃料電池膜電極，其特征在于，所述陽極催化劑層包括催化劑粉、石墨化碳粉和樹脂；其中，所述催化劑粉為碳載金屬催化劑，所述催化劑粉中的碳粉的比表面積大于所述石墨化碳粉的比表面積；所述石墨化碳粉上不負載金屬催化劑，所述催化劑粉中的碳粉與所述石墨化碳粉的質量比為(2-4):2。

5.一種權利要求1-4任一項所述的燃料電池膜電極的制備方法，其特征在于，包括：

將所述催化劑粉、所述石墨化碳粉、樹脂溶液和溶劑混合得到陰極催化劑料漿，通過所述陰極催化劑料漿制備所述陰極催化劑層，并使所述陰極催化劑層形成在所述質子交換膜的陰極側，然后在所述質子交換膜的陽極側形成所述陽極催化劑層。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，將所述催化劑料漿涂覆在所述質子交換膜的陰極側，然后干燥以后得到陰極催化劑層。

7.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，將所述陰極催化劑料漿涂覆在轉印膜上，然后干燥以后得到陰極催化劑層，再將所述陰極催化劑層轉印至所述質子交換膜的陰極側。

8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述轉印的條件為：轉印溫度為120-160℃，轉印壓力為50-200kgf/cm²。

9.根據權利要求5-8任一項所述的制備方法，其特征在于，所述催化劑料漿中，所述樹脂溶液與催化劑粉中的碳粉的質量比為(0.6-1):1，所述樹脂溶液是質量百分數為5-10％的樹脂溶液；所述溶劑與催化劑粉中的碳粉的質量比為(2-6):1。

10.一種質子交換膜燃料電池，其特征在于，包括如權利要求1-4任一項所述的燃料電池膜電極。