低内阻质子交换膜燃料电池膜电极及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种低内阻质子交换膜燃料电池膜电极，在质子交换膜的一面涂覆有阴极催化剂层，在质子交换膜的另一面涂覆有阳极催化剂层，在阴极催化剂层、阳极催化剂层的外侧分别热压有气体扩散层，所述阴极催化剂层、阳极催化剂层分别包括催化剂、质子交换树脂和纳米银线，所述纳米银线整体呈网状结构分布，所述催化剂、质子交换树脂和纳米银线的质量比为(5～20)：(1～20)：(1～5)。还提供了本发明专利技术低内阻质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法。本发明专利技术的低内阻质子交换膜燃料电池膜电极，电阻较低，导热能力好，其制备方法简单可行。

Membrane Electrode of Low Internal Resistance Proton Exchange Membrane Fuel Cell and Its Preparation Method

The invention provides a low internal resistance proton exchange membrane fuel cell membrane electrode, which is coated with a cathode catalyst layer on one side of the proton exchange membrane, an anode catalyst layer on the other side of the proton exchange membrane, and a gas diffusion layer on the outer side of the cathode catalyst layer and the anode catalyst layer. The cathode catalyst layer and the anode catalyst layer include catalyst and proton respectively. Exchange resin and nano-silver wire, the nano-silver wire is distributed in a network structure as a whole, and the mass ratio of the catalyst, proton exchange resin and nano-silver wire is (5-20):(1-20):(1-5). The preparation method of the membrane electrode of the low internal resistance proton exchange membrane fuel cell of the invention is also provided. The membrane electrode of the low internal resistance proton exchange membrane fuel cell has low resistance and good thermal conductivity, and the preparation method is simple and feasible.

【技术实现步骤摘要】
低内阻质子交换膜燃料电池膜电极及其制备方法
本专利技术涉及一种低内阻质子交换膜燃料电池膜电极及其制备方法。
技术介绍
质子交换膜燃料电池是一种非常高效环保的能源利用技术，其发展和应用对人类社会的可持续发展具有重要的意义。膜电极是质子交换膜燃料电池的核心部件，直接决定燃料电池的使用性能和寿命。膜电极由质子交换膜、阴阳极催化剂层和阴阳极气体扩散层组成，一般情况下，催化剂层由催化剂和质子交换树脂构成，而质子交换树脂属于绝缘物，从而增加了膜电极的电阻；此外催化剂层和气体扩散层主要采用热压或者贴合的方式制备在一起，导致接触电阻上升。而膜电极的电阻过高，会导致燃料电池的工作电压降低，发热过快，使能量利用效率降低，因此有必要降低燃料电池膜电极的电阻。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种电阻较低、导热能力较好的低内阻质子交换膜燃料电池膜电极，同时还提供了本专利技术低内阻质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法。本专利技术通过以下方案实现：一种低内阻质子交换膜燃料电池膜电极，在质子交换膜的一面涂覆有阴极催化剂层，在质子交换膜的另一面涂覆有阳极催化剂层，在阴极催化剂层、阳极催化剂层的外侧分别热压有气体扩散层，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低内阻质子交换膜燃料电池膜电极，在质子交换膜的一面涂覆有阴极催化剂层，在质子交换膜的另一面涂覆有阳极催化剂层，在阴极催化剂层、阳极催化剂层的外侧分别热压有气体扩散层，其特征在于：所述阴极催化剂层、阳极催化剂层分别包括催化剂、质子交换树脂和纳米银线，所述纳米银线整体呈网状结构分布，所述催化剂、质子交换树脂和纳米银线的质量比为(5～20)：(1～20)：(1～5)。

【技术特征摘要】
1.一种低内阻质子交换膜燃料电池膜电极，在质子交换膜的一面涂覆有阴极催化剂层，在质子交换膜的另一面涂覆有阳极催化剂层，在阴极催化剂层、阳极催化剂层的外侧分别热压有气体扩散层，其特征在于：所述阴极催化剂层、阳极催化剂层分别包括催化剂、质子交换树脂和纳米银线，所述纳米银线整体呈网状结构分布，所述催化剂、质子交换树脂和纳米银线的质量比为(5～20)：(1～20)：(1～5)。2.如权利要求1所述的低内阻质子交换膜燃料电池膜电极，其特征在于：所述阴极催化剂层的Pt载量为0.1～0.5mg/cm2，所述阳极催化剂层的Pt载量为0.05～0.1mg/cm2。3.如权利要求1或2所述的低内阻质子交换膜燃料电池膜电极，其特征在于：所述催化剂为Pt/C、Pt-M/C中的一种或多种，其中Pt含量为5～60％，M为Co、Mo、W、Ru和Pd中的一种或多种；所述质子交换树脂为Nafion。4.一种如权利要求1～3所述的低内阻质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于：在质子交换膜的一面涂覆上阴极催化剂浆料并烘干形成阴极催化剂层，接着在质子交换膜的另一面涂覆上阳极催化剂浆料并烘干形成阳极催化剂层，之后在阴极催化剂层、阳极外催化剂层的外侧分别热压上气体扩散层，最后将热压上气体扩散层的半成品表面负载0.05～0.2MPa的压力置于真空度低于0.01MPa且温度为100～130℃的真空干燥箱中处理30～90min，使得纳米银线在相应的催化剂层内焊接形成网络状结构；所述阴极催化剂层的Pt载量控制为0.1～0.5mg/cm2，所述阳极催化剂层的Pt载量控制为0.05～0.1mg/cm2；所述阴极催化剂浆料和阳极催...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟发平，倪江鹏，欧腾蛟，陈功哲，邓宇飞，沈博凌，
申请(专利权)人：先进储能材料国家工程研究中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43