燃料电池膜电极及其制备方法、质子交换膜燃料电池.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CN113707896A(43)申请公布日2021.11.26(21)申请号202111006476.2(22)申请日2021.08.30(71)申请人武汉理工氢电科技有限公司地址430000湖北省武汉市经济技术开发区东荆河路175号(72)发明人钟青潘牧田明星段奔余丽红郑伟倩(74)专利代理机构北京超凡宏宇专利代理事务所(特殊普通合伙)11463代理人付兴奇(51)Int.Cl.H01M4/92(2006.01)H01M8/1004(2016.01)H01M4/88(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图2页(54)发明名称燃料电池膜电极及其制备方法、质子交换膜燃料电池(57)摘要本申请涉及一种燃料电池膜电极及其制备方法、质子交换膜燃料电池，属于质子交换膜燃料电池技术领域。该燃料电池膜电极包括质子交换膜以及设置在质子交换膜两侧的阴极催化剂层和阳极催化剂层。阴极催化剂层包括催化剂粉、石墨化碳粉和树脂；其中，催化剂粉为碳载金属催化剂，催化剂粉中的碳粉的比表面积大于石墨化碳粉的比表面积；石墨化碳粉上不负载金属催化剂，催化剂粉中的碳粉与石墨化碳粉的质量比为(2‑4):2。该膜电极在保留了催化剂的高活性同时又提高了催化剂碳载体的耐腐蚀性能，使膜电极的耐久性能更佳。CN113707896ACN113707896A权利要求书1/1页1.一种燃料电池膜电极，其特征在于，包括质子交换膜以及设置在所述质子交换膜两侧的阴极催化剂层和阳极催化剂层；所述阴极催化剂层包括催化剂粉、石墨化碳粉和树脂；其中，所述催化剂粉为碳载金属催化剂，所述催化剂粉中的碳粉的比表面积大于所述石墨化碳粉的比表面积；所述石墨化碳粉上不负载金属催化剂，所述催化剂粉中的碳粉与所述石墨化碳粉的质量比为(2‑4):2。2.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极，其特征在于，所述催化剂粉中的碳粉的比表面积为700‑1000m2/g，所述石墨化碳粉的比表面积为50‑150m2/g。3.根据权利要求2所述的燃料电池膜电极，其特征在于，所述催化剂粉为碳载铂催化剂粉，铂的质量百分含量为40‑60％。4.根据权利要求1‑3任一项所述的燃料电池膜电极，其特征在于，所述阳极催化剂层包括催化剂粉、石墨化碳粉和树脂；其中，所述催化剂粉为碳载金属催化剂，所述催化剂粉中的碳粉的比表面积大于所述石墨化碳粉的比表面积；所述石墨化碳粉上不负载金属催化剂，所述催化剂粉中的碳粉与所述石墨化碳粉的质量比为(2‑4):2。5.一种权利要求1‑4任一项所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，包括：将所述催化剂粉、所述石墨化碳粉、树脂溶液和溶剂混合得到阴极催化剂料浆，通过所述阴极催化剂料浆制备所述阴极催化剂层，并使所述阴极催化剂层形成在所述质子交换膜的阴极侧，然后在所述质子交换膜的阳极侧形成所述阳极催化剂层。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，将所述催化剂料浆涂覆在所述质子交换膜的阴极侧，然后干燥以后得到阴极催化剂层。7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，将所述阴极催化剂料浆涂覆在转印膜上，然后干燥以后得到阴极催化剂层，再将所述阴极催化剂层转印至所述质子交换膜的阴极侧。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述转印的条件为：转印温度为120‑160℃，转印压力为50‑200kgf/cm2。9.根据权利要求5‑8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂料浆中，所述树脂溶液与催化剂粉中的碳粉的质量比为(0.6‑1):1，所述树脂溶液是质量百分数为5‑10％的树脂溶液；所述溶剂与催化剂粉中的碳粉的质量比为(2‑6):1。10.一种质子交换膜燃料电池，其特征在于，包括如权利要求1‑4任一项所述的燃料电池膜电极。2CN113707896A说明书1/7页燃料电池膜电极及其制备方法、质子交换膜燃料电池技术领域[0001]本申请涉及质子交换膜燃料电池技术领域，且特别涉及一种燃料电池膜电极及其制备方法、质子交换膜燃料电池。背景技术[0002]膜电极是燃料电池电堆的一个重要组成部件，是电化学反应发生的场所。膜电极包括质子交换膜，位于质子交换膜阴极侧的阴极催化剂层，位于质子交换膜阳极侧的阳极催化层，位于阴极催化剂层背离质子交换膜的阴极扩散层，以及位于阳极催化剂层背离质子交换膜的阳极扩散层。其中，阴极催化剂层和阳极催化剂层中的催化剂的催化活性直接影响着电堆的输出性能。质子交换膜燃料电池在车辆实际运行中，由于启停工况下易形成氢空界面，形成高电位后可能发生碳腐蚀，进而使催化剂的催化活性降低，引起燃料电池性能下降。因此，提高催化剂的载体的耐久性是非常重要的。[0003]目前市面上商业化的燃料电池用催化剂载体通常是碳粉，碳材料具有高的比表面积，好的