一种燃料电池膜电极及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113839052A(43)申请公布日2021.12.24(21)申请号202111431424.X(51)Int.Cl.(22)申请日2021.11.29H01M4/88(2006.01)H01M4/86(2006.01)(71)申请人武汉氢能与燃料电池产业技术研究H01M8/1004(2016.01)院有限公司地址430000湖北省武汉市洪山区文化大道555号融科智谷C2栋2单元2301、2304、2401、2404号申请人武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七一二研究所）(72)发明人余罡李柯郑泽民孙婉露刘舒君(74)专利代理机构武汉智嘉联合知识产权代理事务所(普通合伙)42231代理人黄君军权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种燃料电池膜电极及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种燃料电池膜电极及其制备方法。该燃料电池膜电极的制备方法，包括：通过叔丁醇替代部分或者全部的原催化剂浆料体系中的醇，随后经低温分散得到催化剂浆料；将催化剂浆料涂布于基材表面，涂布完成后置于低温环境下真空干燥，并将干燥后的催化层制备成燃料电池膜电极。本发明通过低温冷冻真空干燥可以最大程度上保留催化层的多孔结构，并且不会出现开裂现象，有助于优化催化层内部水气传输通道，进而提高膜电极性能。CN113839052ACN113839052A权利要求书1/1页1.一种燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：通过叔丁醇替代部分或者全部的原催化剂浆料体系中的醇，随后经低温分散得到催化剂浆料；所述叔丁醇占所述催化剂浆料中的醇含量的10%~100%；将所述催化剂浆料涂布于基材表面，涂布完成后置于低温环境下真空干燥，并将干燥后的催化层制备成燃料电池膜电极。2.根据权利要求1所述燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，所述叔丁醇占所述催化剂浆料中的醇含量的75%~100%。3.根据权利要求1所述燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，所述叔丁醇占所述催化剂浆料中的醇含量的75%。4.根据权利要求1所述燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，所述催化剂浆料的组成包括：Pt/C催化剂、水、醇和Nafion溶液；其中，醇包括叔丁醇和其他小分子醇，且其他小分子醇为碳链≤5个碳原子的醇。5.根据权利要求4所述燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，所述通过叔丁醇替代部分或者全部的原催化剂浆料体系中的醇的步骤具体为：在分散容器内加入Pt/C催化剂、水、叔丁醇、其他小分子醇、Nafion树脂溶液；其中，Pt/C催化剂中加入Pt含量为10%60%，~Nafion树脂溶液的质量浓度为10~30%；Pt/C催化剂、水、叔丁醇、其他小分子醇、Nafion树脂溶液的质量比为1：（3~5）：（1~4）：（0~3）：（1~3）。6.根据权利要求5所述燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，所述Pt/C催化剂、水、叔丁醇、其他小分子醇、Nafion树脂溶液的质量比为1：4：（1~4）：（0~3）：2。7.根据权利要求1所述燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，低温分散过程中，控制外壁温度小于15℃。8.根据权利要求1所述燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，真空干燥过程中，低温环境温度≤5℃，真空度≤‑50kPa。9.根据权利要求1所述燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，所述将干燥后的催化层制备成膜电极的步骤具体为：将干燥后的催化层通过热转印法或者直接涂布法制成三层CCM膜电极，并将三层CCM膜电极与边框进行贴合，然后再与气体扩散层贴合制备成膜电极；其中，通过热转印法制成CCM三层膜电极的步骤具体为：将涂布在其他基材表面的催化层通过热转印法将催化层转印到质子交换膜两侧，得到三层CCM膜电极；通过直接涂布法制成三层CCM膜电极的步骤具体为：在质子交换膜另一侧采用同样的方法涂布催化层，然后同样进行低温真空干燥，两面干燥完成后得到三层CCM膜电极。10.一种燃料电池膜电极，其特征在于，所述膜电极通过权利要求1~9中任一项所述燃料电池膜电极的制备方法得到。2CN113839052A说明书1/4页一种燃料电池膜电极及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池膜电极及其制备方法。背景技术[0002]质子交换膜燃料电池是一种能将氢燃料和氧化剂中的化学能通过电化学反应的方式直接转换为电能的能量转化装置。燃料电池具有能量转化效率高、无废气排放等特点，被认为是解决能源危机和环境污染的最具前景的方案之一，特别是交通运输如汽车、船舶和备用电源等方面极具应用前景。正是由于这些突出的优越性，燃料电池技术的开发与应用备受重视，被认为是21世纪首选的洁净高效发电方式。[0003]膜电极是