一种氢燃料电池膜电极的制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种氢燃料电池膜电极的制备工艺，属于电池膜电极领域。将超声喷涂工艺和热转印工艺两种工艺结合制备了膜电极，首先采用超声喷涂工艺将碳粉浆液、电催化剂浆液以及粘结剂浆液依次喷涂于一种转印介质上，然后通过热转印工艺将催化层担载于质子交换膜上，再用超声喷涂工艺自制扩散层热压后得到膜电极。本发明专利技术中利用Nafion浆液与质子交换膜以及碳粉浆液与扩散层间的作用使各层之间紧密结合，再结合热转印工艺后大大提高了膜电极的电化学性能，延长了膜电极的寿命，并解决了质子交换膜褶皱、溶胀等问题，节省了大量铺膜，处理膜的时间，有利于膜电极的大规模生产。

Process for preparing membrane electrode of hydrogen fuel cell

The invention discloses a preparation process of a hydrogen fuel cell membrane electrode, which belongs to the field of a battery membrane electrode. The membrane electrode was prepared with ultrasonic spraying process and heat transfer process of two kinds of process, first by ultrasonic spraying process of carbon slurry, slurry and slurry catalyst binder followed by spraying on a transfer medium, and then the catalytic layer supported on proton exchange membrane by thermal transfer process, using ultrasonic spray technology self diffusion layer after hot pressing membrane electrode. The invention makes use of Nafion slurry and proton exchange membrane and the effect of carbon powder slurry and diffusion layer between the layers between closely, combined with the heat transfer process greatly improves the electrochemical performance of the membrane electrode, prolong the life of membrane electrode, and solves the proton exchange membrane folds, swelling and other issues, save a lot of shop film, film processing time, which is good for the mass production of membrane electrode.

【技术实现步骤摘要】
一种氢燃料电池膜电极的制备工艺
本专利技术公开了一种氢燃料电池膜电极的制备工艺，属于电池膜电极领域。
技术介绍
传统的膜电极制备方法，即GDE法，主要是将催化剂涂到扩散层上形成催化层，然后通过热压工艺将扩散层、催化层和质子交换膜经过高温高压及一定的时间热压在一起，形成膜电极。之后通过科技的发展，膜电极的制备将催化层直接转移到质子交换膜上，即形成CCM，再与扩散层热压形成膜电极。传统的膜电极制备方法，即GDE法，使催化剂不能与质子交换膜紧密结合充分进行反应，与此同时，由于催化剂颗粒较小，很可能堵塞扩散层中的微孔，影响气体的运输，增加传质阻力，从而降低催化剂的利用率和电池的性能。中国专利CN101276919A采用极性板作为质子交换膜的担载板，将放质子交换膜的担载板放在加热台上恒温加热到100~150℃，然后将催化剂浆料均匀地喷涂在质子交换膜上。CCM法制备膜电极的工艺仍然不能有效解决质子交换膜的溶胀问题，且质子交换膜容易褶皱，喷涂前的铺膜花费较长的时间。美国专利US5211984、US6847518公开了一种用转印法制备膜电极的方法，先将催化剂浆液涂到转印介质上，干燥后将两片分别涂有阳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氢燃料电池膜电极的制备工艺，其特征在于，将超声喷涂工艺和热转印工艺两种工艺结合制备膜电极，首先采用超声喷涂工艺将碳粉浆液、电催化剂浆液以及粘结剂浆液依次喷涂于转印介质上依次形成碳粉浆液层、电催化剂层和粘结剂层，然后通过热转印工艺将催化层担载于质子交换膜上，再用自动化喷涂设备自制扩散层，经过热压后得到膜电极；电催化剂浆料由铂含量为60%的Pt/C催化剂、异丙醇、Nafion含量为5%的Nafion溶液组成，三者质量比例为1~3:30~60:4~10；碳粉浆液层经过转印后在电催化剂层的外侧，当与扩散层进行热压时碳粉浆液层与扩散层紧密结合；粘结剂浆液为5%Nafion溶液，即全氟磺酸‑聚四氟乙烯...

【技术特征摘要】
1.一种氢燃料电池膜电极的制备工艺，其特征在于，将超声喷涂工艺和热转印工艺两种工艺结合制备膜电极，首先采用超声喷涂工艺将碳粉浆液、电催化剂浆液以及粘结剂浆液依次喷涂于转印介质上依次形成碳粉浆液层、电催化剂层和粘结剂层，然后通过热转印工艺将催化层担载于质子交换膜上，再用自动化喷涂设备自制扩散层，经过热压后得到膜电极；电催化剂浆料由铂含量为60%的Pt/C催化剂、异丙醇、Nafion含量为5%的Nafion溶液组成，三者质量比例为1~3:30~60:4~10；碳粉浆液层经过转印后在电催化剂层的外侧，当与扩散层进行热压时碳粉浆液层与扩散层紧密结合；粘结剂浆液为5%Nafion溶液，即全氟磺酸-聚四氟乙烯共聚物溶液。2.根据权利要求1所述的氢燃料电池膜电极的制备工艺，其特征在于，所述碳粉浆液的配制方法是：将碳粉与分散剂加入器皿中并分散均匀，碳粉质量含量为30%~60%，分散剂质量含量为40%~70%，其中，分散剂为低沸点醇类，选自甲醇、乙醇、丙醇及异丙醇中的一种或几种...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏伶俐，杨小贞，刘建国，邹志刚，吴聪萍，
申请(专利权)人：南京大学昆山创新研究院，
类型：发明
国别省市：江苏,32