一种膜电极催化层浆料及其制备方法和在制备质子交换膜燃料电池中的应用技术

本发明专利技术公开了一种膜电极催化层浆料及其制备方法和在制备质子交换膜燃料电池中的应用，涉及膜电极材料。催化层浆料包括树脂分散液和催化剂预分散悬浮液；树脂分散液包括碱金属离子和全氟磺酸树脂膜溶液，碱金属离子和全氟磺酸树脂粉末中‑SO<subgt;3</subgt;H的摩尔比值大于等于0.05且小于0.3，碱金属离子为Cs<supgt;+</supgt;和/或Rb<supgt;+</supgt;。本申请通过在催化层浆料中加入少量离子半径较大的碱金属离子，有效阻隔全氟磺酸树脂分子之间发生自团聚，产生了更多的催化剂‑全氟磺酸树脂界面，有效降低催化剂浆料颗粒尺寸，降低了游离全氟磺酸树脂含量，催化剂浆料的均匀性显著提高，在CCM的催化层上表现为粗糙度降低、表面大颗粒减少，膜电极性能提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及膜电极材料领域，尤其涉及一种膜电极催化层浆料及其制备方法和在制备质子交换膜燃料电池中的应用。

技术介绍

1、膜电极是质子交换膜燃料电池的关键组件，由催化层、质子交换膜、碳纸等制成，催化剂涂布膜(ccm)是其核心部分，ccm具有三层结构，中间是质子交换膜，两侧是催化层。催化层是燃料电池发生反应的场所，由催化剂和质子传导型全氟磺酸树脂构成，催化层的结构、三相界面、孔隙、亲疏水性等对燃料电池的性能有显著的影响，而催化层的特性取决于用于涂布的催化剂浆料分散状态。

2、全氟磺酸树脂分子由疏水的聚四氟乙烯主链和亲水的磺化乙烯侧链组成，除了在膜电极中起到传导质子的功能作用，在催化剂浆料中还具有作为分散剂的作用。在催化剂浆料中，全氟磺酸树脂与催化剂相互作用，通常全氟磺酸树脂的亲水侧链倾向于吸附在催化剂的铂纳米颗粒或铂合金纳米颗粒上，全氟磺酸树脂憎水的主链倾向于吸附在催化剂的炭载体上。

3、理论上，分散好的催化剂-全氟磺酸树脂颗粒通过静电排斥力阻止颗粒之间的再聚集，从而得到分散良好的催化剂浆料。实际上，在真实的催化剂浆料尤其是适用于狭缝本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种膜电极催化层浆料，其特征在于，包括树脂分散液和催化剂预分散悬浮液；

2.如权利要求1所述的一种膜电极催化层浆料，其特征在于，所述树脂分散液中的Cs+由铯盐和/或氢氧化铯提供，所述铯盐包括氟化铯、硫酸铯、碳酸铯、硝酸铯、氯化铯、碘化铯、溴化铯、甲酸铯、铬酸铯、碳酸氢铯、高氯酸铯、重铬酸铯、醋酸铯中的至少一种；所述树脂分散液中的Rb+由铷盐和/或氢氧化铷提供，所述铷盐包括氟化铷、硫酸铷、碳酸铷、硝酸铷、氯化铷、碘化铷、溴化铷、甲酸铷、铬酸铷、碳酸氢铷、高氯酸铷、铬酸铷、醋酸铷中的至少一种。

3.如权利要求1所述的一种膜电极催化层浆料，其特征在于，所述全氟磺酸树...

【技术特征摘要】

1.一种膜电极催化层浆料，其特征在于，包括树脂分散液和催化剂预分散悬浮液；

2.如权利要求1所述的一种膜电极催化层浆料，其特征在于，所述树脂分散液中的cs+由铯盐和/或氢氧化铯提供，所述铯盐包括氟化铯、硫酸铯、碳酸铯、硝酸铯、氯化铯、碘化铯、溴化铯、甲酸铯、铬酸铯、碳酸氢铯、高氯酸铯、重铬酸铯、醋酸铯中的至少一种；所述树脂分散液中的rb+由铷盐和/或氢氧化铷提供，所述铷盐包括氟化铷、硫酸铷、碳酸铷、硝酸铷、氯化铷、碘化铷、溴化铷、甲酸铷、铬酸铷、碳酸氢铷、高氯酸铷、铬酸铷、醋酸铷中的至少一种。

3.如权利要求1所述的一种膜电极催化层浆料，其特征在于，所述全氟磺酸树脂膜溶液包括10wt％-25wt％全氟磺酸树脂粉末、20wt％-40wt％低沸点溶剂和余量的水。

4.如权利要求1所述的一种膜电极催化层浆料，其特征在于，所述催化剂预分散悬浮液包括2wt％-16wt％催化剂、10wt％-20wt％有机溶剂和余量的水。

5.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵明全，徐贝，覃守国，梁景棠，黄里顺，张庆峰，杨云松，邹渝泉，唐军柯，叶思宇，
申请(专利权)人：鸿基创能科技佛山有限公司，
类型：发明
国别省市：