一种调控催化微环境的膜电极制备方法技术

本发明专利技术属于电催化和燃料电池领域，具体涉及一种调控催化微环境的膜电极制备方法包括步骤1前驱体制备，用第一溶剂室温分散离聚物固体粉末，制备得到离聚物溶液；用催化剂、离聚物溶液、以及第二溶剂制备催化剂浆料；在ePTFE薄膜两侧分别依次喷涂离聚物溶液和催化剂浆料构筑离聚物膜层和催化层，将得到的薄膜夹在两张碳纸间，组装得到前驱体；步骤2热处理，将所述前驱体热处理并保温一定时间，得到膜电极样品。该方法利用热处理下离聚物交联、离聚物/催化剂界面分布重构，有效调控了催化微环境并缓解了离聚物毒化问题，显著降低了氢渗电流密度，提高了电化学活性表面积和干离子可及率，并有望代替传统膜电极制备方法成为新一代高效膜电极制备方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电催化和燃料电池领域，具体涉及一种调控催化微环境的膜电极制备方法。

技术介绍

1、燃料电池是一种高效且环境友好的新能源发电装置，能将氢燃料的化学能直接转换为电能，可广泛应用于能源、汽车、航空航天等领域。但是在现有的膜电极制备技术下，受限于膜电极的催化微环境，在旋转圆盘电极测试中表现出高性能的催化剂在燃料电池测试中并未能展现出其本身高的质量活性。催化微环境包括催化层和膜层/催化层/微孔层层间界面的结构设计。

2、催化层中催化剂/载体/离聚物接触构筑了三相反应界面，分散的离聚物搭建了离子传输网络，承担传导离子的同时也阻碍了反应气体的传输，离聚物距离催化剂活性位点太近会造成离聚物毒化，离聚物距离催化剂活性位点太远会导致离子传输不可及，进而影响催化剂活性的表达。而膜层/催化层界面结合不良会导致离子传输通道不足，微孔层/催化层界面结合不良会影响电子的传输，同时空隙积水后会影响反应气体的传输，膜层/催化层/微孔层层间界面的结合程度直接决定了电子、离子和反应气体的传输通道质量。因此，亟需开发一种简单、有效、可调控的催化微环境的膜电极制备方法。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种调控催化微环境的膜电极制备方法，其特征在于，包括：

2.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述离聚物为全氟磺酸树脂离聚物溶液，离聚物溶液浓度为10毫克/毫升。

3.按照权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1.2中，所述催化剂为60wt.％Pt/C，固体离聚物和催化剂中碳载体的质量比为0.625。

4.按照权利要求3所述的制备方法，其特征在于，催化剂浆料的固含量为2～3毫克/毫升。

5.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一溶剂为异丙醇，所述第二溶剂由去离子水和异丙醇组成，且去离子水：异丙醇体积比为1：4。<...

【技术特征摘要】

1.一种调控催化微环境的膜电极制备方法，其特征在于，包括：

2.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述离聚物为全氟磺酸树脂离聚物溶液，离聚物溶液浓度为10毫克/毫升。

3.按照权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1.2中，所述催化剂为60wt.％pt/c，固体离聚物和催化剂中碳载体的质量比为0.625。

4.按照权利要求3所述的制备方法，其特征在于，催化剂浆料的固含量为2～3毫克/毫升。

5.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一溶剂为异丙醇，所述第二溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁炜，李星亚，王健，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：