具有分级结构的自渗透催化层膜电极的制备方法和应用技术

本发明专利技术属于燃料电池膜电极领域，涉及一种具有分级结构的自渗透催化层膜电极的制备方法和应用，制备方法包括：首先将含有催化剂与离聚物的催化剂浆料制成催化层；之后将离聚物稀溶液覆于催化层表面，静置使离聚物稀溶液渗透至催化层内，得到自渗透催化层；其中，所述离聚物稀溶液中，离聚物质量含量为0.4‑0.6％；最后将自渗透催化层与质子交换膜结合，得到膜电极。与现有技术相比，本发明专利技术通过将离聚物稀释后从催化层表面自渗透的方式进入催化层内部的各种空隙，构成质子传输网络的干流结构，连通分布在Pt/C颗粒附近的支流离聚物结构，从而保证整体的质子传输的连通性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于燃料电池膜电极领域，涉及一种具有分级结构的自渗透催化层膜电极的制备方法和应用。

技术介绍

1、质子交换膜燃料电池(pemfc)被视为一种清洁能源技术，其优势在于高能量转换效率、低环境污染以及较低的运行噪音。然而，pemfc的商业化发展主要受到成本的制约。在电池总成本中，催化剂占据了大部分，这主要是因为常用的催化剂如铂(pt)属于稀有金属，使得电池成本居高不下。为降低成本，科研人员正在努力减少pt的使用量，但这带来了新的挑战：在高电流密度区，氧气传输问题逐渐显著。这主要是由于离聚物在pt/c颗粒表面的包覆导致的局域氧气传质阻力，从而限制了电池性能的提升和pt载量的进一步降低。因此，解决这个问题是当前质子交换膜燃料电池领域面临的重要任务。

2、目前，研究人员主要从材料改性和结构设计两方面进行解决上述难点。在材料改性方面主要研究离聚物自身的特性(例如侧链长度，ew值等)对传质的影响以及通过改变主链或侧链的结构设计新型离聚物来强化传质；在结构设计方面主要通过调控油墨中i/c比例或者设计有序化的界面结构来促进氧气的传输。但是上述方法没有从根本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种膜电极的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的膜电极的制备方法，其特征在于，所述催化剂浆料中的离聚物与离聚物稀溶液中离聚物的质量比为(0.067-0.6):1。

3.根据权利要求1所述的膜电极的制备方法，其特征在于，所述离聚物稀溶液的溶剂为乙醇与水的混合液。

4.根据权利要求1所述的膜电极的制备方法，其特征在于，所述离聚物稀溶液通过滴铸覆于催化层表面。

5.根据权利要求1所述的膜电极的制备方法，其特征在于，静置过程中，静置温度不高于15℃，静置时间不小于24h。

6.根据权利要求1所述的膜电极的制备方法，...

【技术特征摘要】

1.一种膜电极的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的膜电极的制备方法，其特征在于，所述催化剂浆料中的离聚物与离聚物稀溶液中离聚物的质量比为(0.067-0.6):1。

3.根据权利要求1所述的膜电极的制备方法，其特征在于，所述离聚物稀溶液的溶剂为乙醇与水的混合液。

4.根据权利要求1所述的膜电极的制备方法，其特征在于，所述离聚物稀溶液通过滴铸覆于催化层表面。

5.根据权利要求1所述的膜电极的制备方法，其特征在于，静置过程中，静置温度不高于15℃，静置时间不小于24h。

6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：章俊良，苏勇剑，闫晓晖，程晓静，李慧媛，沈水云，殷洁炜，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：