一种燃料电池膜电极及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种燃料电池膜电极及制备方法，所述方法包括先将ORR活性相纳米铂金属颗粒负载在碳纳米管表面，得到Pt/CNT催化剂颗粒，之后将得到的催化剂依次浸渍在离聚物溶液中实现离聚物纳米厚度薄膜层层自组装，进而在碳纳米管外部得到厚度50纳米的质子传导长程有序化结构。将修饰后催化剂、水、异丙醇按照一定的质量比混匀后得到浆料，喷涂在已经制备好普通阳极的质子交换膜阴极侧，进而制备得到同时满足高催化剂利用率、高质子电导率以及高电子电导率的高性能超低载量质子交换膜燃料电池膜电极，在相同铂载量时，该方法制备的膜电极阴极侧电化学有效活性面积以及峰值功率远高于传统方法制备的膜电极。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于燃料电池，尤其涉及一种燃料电池膜电极及制备方法。

技术介绍

1、质子交换膜燃料电池膜电极中，氧气到达阴极侧的反应位点，发生orr反应生成o2-，氢气进入阳极侧发生hrr反应生成h+并依次通过质子交换膜、阴极侧的离聚物网络到达阴极侧反应位点，与已生成的o2-结合生成水，完成电池发电过程。在此过程中，质子在阴极侧的离聚物网络中传输阻力较大，是低载量阴极燃料电池重要的过电势损失来源。目前，商用离聚物为全氟磺酸型(pfsa)，其由一个疏水主链(-cf4)以及亲水侧链磺酸基团组成。其疏水主链为离聚物骨架提供了机械强度，而磺酸基团则提供了质子传导的场所。因此，保证阴极催化层离聚物网络的连续性并且保证其充分的水合是实现其质子传导的关键。

2、然而，在浆料混匀过程中，pfsa离聚物侧链磺酸基团中的硫元素会自发的与催化剂活性相pt颗粒之间形成pt-s键，这种化学键的吸附强度远高于离聚物与碳载体之间的作用力，进而在制备形成的催化层中，往往出现pt颗粒表面严重的离聚物团聚问题，而在碳载体表面则存在不连续的离聚物薄膜。这样，pt颗粒间往往无法形成连续的离本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，将碳纳米管和浓度为0.5-1.5M的硫酸混合，在室温下将转子转速调控为1200rpm,匀速搅拌12-36h直到形成均质的黑色粘稠溶液；升温过程中缓慢加入NaMnO4，直至完成升温，再持续搅拌12-36h，搅拌结束后注入去离子水，之后加入浓度为2-6％的过氧化氢溶液，并在配液过程中将转子转速调控为1200rpm，并保持搅拌，待反应完全后将溶液静置12小时，将所得的产物用去离子水反复洗涤、离心、沉淀、干燥，待上清液澄清后即可。

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【技术特征摘要】

1.一种燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于：所述步骤s1中，将碳纳米管和浓度为0.5-1.5m的硫酸混合，在室温下将转子转速调控为1200rpm,匀速搅拌12-36h直到形成均质的黑色粘稠溶液；升温过程中缓慢加入namno4，直至完成升温，再持续搅拌12-36h，搅拌结束后注入去离子水，之后加入浓度为2-6％的过氧化氢溶液，并在配液过程中将转子转速调控为1200rpm，并保持搅拌，待反应完全后将溶液静置12小时，将所得的产物用去离子水反复洗涤、离心、沉淀、干燥，待上清液澄清后即可。

3.如权利要求1所述的一种燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于：所述步骤s2中，将40-60％浓度的甲醛溶液、氯铂酸溶液与固体a混合后，加入去离子水搅拌10-50min，超声0.5-3h后在100-140℃油浴环境下冷凝回流2-8h，放置10-20h以待溶液自然冷却，通过步骤a处理得到催化剂b。

4.如权利要求1所述的一种燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于：所述步骤s3中，用异丙醇稀释20％pfsa离聚物溶液至0.15-0.35％质量浓度，得到溶液c，将催化剂b置于溶液c中，磁力搅拌2...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯勇，丁炜，何苗苗，马东伟，李宏健，陆斯钰，邓治夏，王愿，陈晓涛，邹睿，
申请(专利权)人：贵州梅岭电源有限公司，
类型：发明
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