一种自增湿燃料电池膜电极及其制备方法技术

本发明专利技术涉及燃料电池的技术领域，尤其涉及一种自增湿燃料电池膜电极，包括有依次堆叠设置的阴极气体扩散层、阴极催化层、质子交换膜、阳极催化层及阳极气体扩散层，所述阴极催化层与质子交换膜和质子交换膜与阳极催化层之间设置有由质子交换膜改性溶液所制成的自增湿功能层，所述阴极催化层和阳极催化层均有催化层浆料所制成。本发明专利技术通过以上设计，可通过自增湿功能层和催化层中的亲水性物质可以改善电化学反应的三相界面，增强电池阴极电化学反应生成水的反扩散作用，为膜电极提供更多的离子通道、活性位点和亲水性，从而提高膜电极水管理能力和电池性能。管理能力和电池性能。管理能力和电池性能。

【技术实现步骤摘要】
一种自增湿燃料电池膜电极及其制备方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池的
，尤其是涉及一种自增湿燃料电池膜电极及其制备方法。

技术介绍

[0002]膜电极(Membrane ElectrodeAssembly，MEA)是质子交换膜燃料电池(PEMFC)最核心的部件，是能量转换的多相物质传输和电化学反应场所，涉及三相界面反应和复杂的传质传热过程，直接决定PEMFC的性能、寿命及成本。
[0003]燃料电池在运行过程中会产生大量水分，但是，由于这些水分在阴极生成并被过量的空气所带走，这些水分并不能保证质子交换膜具有良好的润湿状态；因此，目前的燃料电池技术中，均需要采用外部增湿或者内部增湿的方式对进入电池前的气体进行额外加湿，以维持Nafion膜和阳极催化层的水含量，而由此带来的额外增湿设备增加了燃料电池系统的复杂性和能量损耗，增加了燃料电池的成本，减少了燃料电池的功率密度，并带来了水热管理困难的问题。
[0004]自增湿膜电极是一种试图利用燃料电池自身生成的水来给膜电极增湿的一种技术，水管理是影响质子交换膜燃料电池性能好坏的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自增湿燃料电池膜电极，包括有依次堆叠设置的阴极气体扩散层、阴极催化层、质子交换膜、阳极催化层及阳极气体扩散层，其特征在于：所述阴极催化层与质子交换膜和质子交换膜与阳极催化层之间设置有由质子交换膜改性溶液所制成的自增湿功能层，所述阴极催化层和阳极催化层均有催化层浆料所制成；其中，所述质子交换膜改性溶液包括有纳米氧化物、磺化氧化物、超纯水、有机溶剂和离聚物溶液；所述催化层浆料由第一浆料和第二浆料按比列构成，所述第一浆料包括催化剂及超纯水；所述第二浆料包括纳米氧化物、磺化氧化物、离聚物溶液、超纯水及有机溶剂。2.根据权利要求1所述一种自增湿燃料电池膜电极，其特征在于：所述纳米氧化物为纳米氧化硅、纳米氧化锆、纳米氧化铝、纳米二氧化钛中的一种或几种混合。3.根据权利要求1所述一种自增湿燃料电池膜电极，其特征在于：所述使用的纳米氧化物及磺化氧化物的粒径可以是5
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500nm。4.根据权利要求1所述一种自增湿燃料电池膜电极，其特征在于：所述离聚物溶液为长链的全氟磺酸基聚合物和短链的全氟磺酸基聚合物中的一种或两种混合；所述离聚物溶液浓度为5wt％～20wt％。5.根据权利要求1所述一种自增湿燃料电池膜电极，其特征在于：所述质子交换膜改性溶液和催化层浆料中纳米氧化物的固含量为0.1～10％，磺化氧化物的固含量为0.1～10％。6.根据权利要求1所述一种自增湿燃料电池膜电极，其特征在于：所述制备出的自增湿功能层厚度可以是50nm～2μm，其中纳米氧化物及磺化氧化物的载量可以是0.01～0.1mg/cm2。7.根据权利要求1所述一种自增湿燃料电池膜电极，...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄志东，赵朝锋，黄平，马维军，刘江，朱鹏，
申请(专利权)人：广东科创氢能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：