用于质子交换膜燃料电池的自增湿膜电极及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于质子交换膜燃料电池的自增湿膜电极及制备方法。膜电极的制备过程包括：1）对质子交换膜进行预处理；2）将碳载铂催化剂或铂钌催化剂、全氟磺酸树脂溶液、具有亲水性的有机高分子聚合物和无机氧化物在水或者低沸点溶剂中混合并超声形成催化剂浆料，采用光照直接涂膜技术将催化剂浆料喷涂在质子交换膜的一侧，制得阳极催化层；3）在该质子交换膜的另一侧喷涂不含亲水性的有机高分子聚合物和无机氧化物的浆料，得到阴极催化层；4）将双面均涂有催化剂的质子交换膜与气体扩散层压合，即制得该自增湿膜电极。由于阳极催化层既含有亲水性有机高分子聚合物又含有无机氧化物，这使得制备的自增湿膜电极在高电池温度和低湿度下表现出了优良的自增湿性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及质子交换膜燃料电池
，特别涉及一种。
技术介绍
燃料电池是一种可将燃料的化学能直接转化为电能的装置。其中，质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有低温快速启动、能量转换效率高、能率密度大和零排放等优点，被认为是最有希望用于便携式电源和电动汽车的动力源。质子交换膜燃料电池的核心部件是膜电极，膜电极通常由质子交换膜、阳极催化层、和阴极催化层所组成，而质子交换膜和催化层中所含的全氟磺酸树脂的质子传导率强烈依赖于水含量。当他们处于干涸状态时，质子传导率几乎为零；只有当质子交换膜被完全润湿时，才表现出良好的质子传导性能。因此，为了保证质子交换膜燃料电池的正常工作，通常需要对反应气进行增湿来保证质子交换膜获得足够的水含量。一般采用外增湿和内增湿的方式对质子交换膜进行增湿。外增湿和内增湿的技术都需使用增湿辅助设备，这无疑增加了电池系统的成本、质量、体积及复杂性，同时也造成电池的质量比功率和体积比功率下降。基于此，出现了质子交换膜燃料电池的免增湿(自增湿)技术，自增湿也称为无源增湿，即无需外界水源和热源来增湿反应气体和保持质子交换膜的含水量的一种技术。实现质子交换膜燃料电池的免增湿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于质子交换膜燃料电池的自增湿膜电极制备方法，其特征在于：其实现自增湿的方式，其制备包括如下步骤：（1）质子交换膜依次在质量浓度为5wt.%的双氧水溶液中和质量浓度为0.5mol.L?1的硫酸溶液中进行预处理，然后用蒸馏水洗涤干净并保存在蒸馏水中备用；?（2）将亲水性有机高分子聚合物溶于溶剂中，配制成质量百分浓度为1‰?10%的有机高分子聚合物溶液；所述亲水性有机高分子聚合物为聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、葡聚糖、壳聚糖或聚丙烯酰胺中的一种或一种以上；（3）将亲水性无机氧化物加入到异丙醇溶剂中，超声分散，配制成浓度为1?50g.L?1的无机氧化物悬浊液；所述亲水性无机氧化物为气相二氧...

【技术特征摘要】
1.一种用于质子交换膜燃料电池的自增湿膜电极制备方法，其特征在于:其实现自增湿的方式，其制备包括如下步骤: (1)质子交换膜依次在质量浓度为5wt.%的双氧水溶液中和质量浓度为0.5mol.L—1的硫酸溶液中进行预处理，然后用蒸馏水洗涤干净并保存在蒸馏水中备用； (2)将亲水性有机高分子聚合物溶于溶剂中，配制成质量百分浓度为1%。-10%的有机高分子聚合物溶液；所述亲水性有机高分子聚合物为聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、葡聚糖、壳聚糖或聚丙烯酰胺中的一种或一种以上； (3)将亲水性无机氧化物加入到异丙醇溶剂中，超声分散，配制成浓度为l_50g.L—1的无机氧化物悬浊液；所述亲水性无机氧化物为气相二氧化硅、钛白粉、介孔SiO2或分子筛； (4)将碳载钼或钼钌催化剂、全氟磺酸树脂溶液、步骤(2)中所述有机高分子聚合物溶液、步骤(3)中所述无机氧化物悬浊液、水或者易挥发性溶剂按10:2-5:0.1-5:0.1-10:200-2000的质量比混合后，经超声波震荡分散成催化剂浆料，再将该催化剂浆料喷涂在质子交换膜的一侧，钼的载量控制在0.05-0.5mg.cm-2之间，然后将喷涂好的质子交换膜进行热处理，即制得膜电极的阳极催化层； (5)将碳载钼催化剂、全氟磺酸树脂溶液、水或者易挥发性溶剂按10:2-5 =200-2000的质量比混合后，经超声波震荡分散，将该催化剂浆料喷涂在经步骤(4)处理之后的质子交换膜的另一侧，钼的载量控制在0.1-lmg.cm_2之间，然后将喷涂好的质子交换膜进行热处理后，制得膜电极的阴极催化层； (6)将两张预先喷涂好的气体扩散层分别压合在经步骤(5)处理之后的质子交换膜的两侧，即制得膜电极。2.根据权利要求1所述的用于质子交换...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖世军，梁华根，党岱，熊旺，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：