燃料电池膜电极的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN102916199102916199B(45)授权公告日2014.12.10(21)申请号201110223762.4(22)申请日2011.08.05(73)专利权人清华大学地址100084北京市海淀区清华大学清华-富士康纳米科技研究中心401室专利权人鸿富锦精密工业（深圳）有限公司(72)发明人刘志祥王诚毛宗强(51)Int.Cl.H01M4/88(2006.01)(56)对比文件CN101237059A,2008.08.06,CN101134174A,2008.03.05,KR20110064905A,2011.06.15,WO2007075867A2,2007.07.05,审查员马珊珊权权利要求书2页利要求书2页说明书8页说明书8页附图5页附图5页(54)发明名称燃料电池膜电极的制备方法(57)摘要本发明涉及一种燃料电池膜电极的制备方法，其包括以下步骤：提供一多孔模板；在该多孔模板的孔洞内形成具有电子导电性的管状载体；在所述管状载体的内壁中均匀附着多个催化剂颗粒；在所述附着有多个催化剂颗粒的管状载体内注入质子导体；提供一质子交换膜，并将该质子交换膜夹持在上述两个多孔模板间以形成一层叠结构，热压该层叠结构；去除所述经过热压的层叠结构中的多孔模板，仅留下所述被质子导体填充且管壁附着有催化剂颗粒的管状载体，该管状载体的一端与所述质子交换膜相连以使所述质子导体与所述质子交换膜相接触，从而获得所述膜电极。CN102916199BCN10296BCN102916199B权利要求书1/2页1.一种燃料电池膜电极的制备方法，其包括以下步骤：提供一多孔模板，所述多孔模板具有相对的两个表面，所述多孔模板内的孔洞至少在该多孔模板的一个表面具有开口；在该多孔模板的孔洞内形成具有电子导电性的管状载体；在所述管状载体的内壁中均匀附着多个催化剂颗粒，所述催化剂颗粒通过直接在所述管状载体中还原含催化剂离子的溶液的方法使所述催化剂颗粒均匀附着在所述管状载体的内壁；在所述附着有多个催化剂颗粒的管状载体内注入质子导体；提供一质子交换膜，并将该质子交换膜夹持在上述两个多孔模板间以形成一层叠结构，热压该层叠结构；去除所述经过热压的层叠结构中的多孔模板，仅留下所述被质子导体填充且管壁附着有催化剂颗粒的管状载体，该管状载体的一端与所述质子交换膜相连以使所述质子导体与所述质子交换膜相接触，从而获得所述膜电极。2.如权利要求1所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，所述多孔模板的孔洞均匀分布。3.如权利要求1所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，在所述质子导体注入所述多孔模板的孔中之前，首先将所述质子导体熔融成液态，或者将所述质子导体溶于一溶剂中以形成一质子导体溶液。4.如权利要求3所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，向所述管状载体的管内注入质子导体的方法为：将所述多孔模板平放至所述熔融的质子导体上或者所述质子导体溶液上，以使所述多孔模板的有孔的一表面与所述质子导体直接接触，从而使所述熔融的质子导体或者所述质子导体溶液在毛细浸润的作用下逐渐浸满所述管状载体内。5.如权利要求1所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，所述多孔模板具有多个孔洞贯穿所述相对的两个表面。6.如权利要求1所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，所述多孔模板的孔径为10纳米～10微米。7.如权利要求1所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，所述多孔模板的厚度为1微米～100微米。8.如权利要求1所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，所述多孔模板的相邻的孔洞之间的距离为10纳米至50微米。9.如权利要求1所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，所述管状载体为碳纳米管、二氧化钛纳米管、氧化锌纳米管、氧化钴纳米管或五氧化二钒纳米管。10.如权利要求9所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，所述形成碳纳米管的方法为浸渍法，所述浸渍法包括以下步骤：提供一碳源化合物溶液，将所述多孔模板浸渍于所述碳源化合物溶液中；从所述碳源化合物溶液中取出所述多孔模板，并退火处理所述经过浸渍的多孔模板从而在所述多孔模板的孔内形成碳纳米管。11.如权利要求10所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，所述碳源化合物溶液为一碳源化合物溶于一溶剂中获得，该碳源化合物能裂解成无定形碳，该溶剂为水或2CN102916199B权利要求书2/2页挥发性有机溶剂。12.如权利要求11所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，所述碳源化合物为草酸、蔗糖、葡萄糖、酚醛树脂、聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚乙二醇或聚乙烯醇。13.如权利要求11所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，该碳源化合物溶液的浓度为0.0