一种自增湿质子交换膜燃料电池膜电极制造技术

本发明专利技术属于一种自增湿质子交换膜燃料电池膜电极，依次包括正极扩散层、正极催化剂层、质子交换膜、负极催化剂层和负极扩散层，其特点是：所述正极扩散层和正极催化剂层之间、所述负极扩散层和负极催化剂层之间均设置有恒湿层，所述恒湿层由石墨粉或碳粉、粘合剂、亲水性纤维构成。由于恒温层中亲水纤维具有较好的保水作用，既可以防止燃料电池工作时膜电极内水分散失过快，引起质子交换膜和催化剂层内的质子导电率下降；又可以在表面张力和浓度剃度的作用下，通过亲水性纤维的表面将电极催化剂中过多的水排出，使膜电极内部维持水的平衡，而不妨碍气体扩散。使得组装后的燃料电池催化活性高、内阻小、反应气扩散阻力小、寿命长。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于质子交换膜燃料电池
，特别是涉及一种自增湿质子交换膜燃料电池膜电极。
技术介绍
质子交换膜燃料电池是一种可以连续将燃料和氧化剂中的化学能直接转化成电能的电化学能量转换装置，被认为是未来电动汽车、电动混合汽车、电动自行车、电动助动车、通信移动式电源、分散式电站等领域首选的绿色环保电源。膜电极是质子交换膜燃料电池的核心部件，是燃料和氧化剂发生电化学反应的场所。质子交换膜燃料电池膜电极由阴极、质子交换膜和阳极构成，其中阴极、阳极分别包含扩散层和催化层。即膜电极结构包括五层膜：阳极扩散层、阳极催化层、质子交换膜、阴极催化层、阴极扩散层。作为质子交换膜材料的全氟型磺酸膜，只有当水存在时才能进行质子传导。目前公知的质子交换膜燃料电池运行时，保证膜电极含水结构：一种是在气体进入电池前，先采用气体加湿器等辅助设备对质子交换膜进行增湿，保证了较高的电导率，但该结构使电池系统复杂，增加了电池重量和功耗，降低了电池的比功率和效率；另一种是在全氟磺酸膜中掺杂无机纳米粒子制得复合膜，该结构确实可提高膜的保水性能，如欧洲专利EP0926754将预先合成的纳米SiO2粉掺杂到质子交换树脂溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自增湿质子交换膜燃料电池膜电极，依次包括正极扩散层、正极催化剂层、质子交换膜、负极催化剂层和负极扩散层，其特征在于：所述正极扩散层和正极催化剂层之间、所述负极扩散层和负极催化剂层之间均设置有恒湿层，所述恒湿层由石墨粉或碳粉、粘合剂、亲水性纤维构成。

【技术特征摘要】
1.一种自增湿质子交换膜燃料电池膜电极，依次包括正极扩散层、正极催化剂层、质子交换膜、负极催化剂层和负极扩散层，其特征在于：所述正极扩散层和正极催化剂层之间、所述负极扩散层和负极催化剂层之间均设置有恒湿层，所述恒湿层由石墨粉或碳粉、粘合剂、亲水性纤维构成。2.根据权利要求1所述的自增湿质子交换膜燃料电池膜电极，其特征在于：所述制备恒湿层的混合浆料中石墨粉或碳粉∶粘合剂∶亲水性纤维∶分散剂的质量比为10∶1～5∶0.5～4∶50～100。3.根据权利要求1或2所述的自增湿质子交换膜燃料电池膜电极，其特征在于：所述碳粉∶粘合剂∶亲水性纤维∶分散剂质量比为7∶3∶1∶120，所述亲水性纤维为直径0.02-100μm、长度0.2-6mm的玻璃纤维、碳纤维、石英纤维或耐腐蚀金属纤维中一种或几种。4.根据权利要求1所述的自增湿质子交换膜燃料电池膜电极，其特征在于：所述恒湿层厚度为0.01-0.3mm。5.根据权利要求1所述的自增湿质子交换膜燃料电池膜电极，其特征在于：所述正、负极扩散层材...

【专利技术属性】
技术研发人员：张军，任丽彬，李永辉，金静，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十八研究所，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]