基于多孔基体的燃料电池催化剂层、膜电极及制备方法

摘要

基于多孔质子交换膜基体的燃料电池催化剂层、膜电极及制备方法。其催化剂层包括多孔质子交换膜、催化剂、或者还有质子交换树脂；多孔质子交换膜由含磺酸基团的质子交换树脂单体构成；催化剂为负载型贵金属单质或贵金属合金催化剂。催化剂层的制备是，将多孔质子交换膜浸催化剂料浆后干燥热压成型。膜电极的制备是，将催化剂层置于一涂有微孔层或水管理层的碳纸表面，热压，然后将一质子交换膜置于两个相同的气体扩散层电极之间，膜与催化剂层接触，再热压制得，或按碳纸-催化剂层-质子交换膜-催化剂层-碳纸的顺序排列，然后热压制得。

主权项

一种基于多孔质子交换膜的燃料电池催化剂层，其特征在于，它包括多孔质子交换膜、催化剂、质子交换树脂；催化剂和质子交换树脂位于多孔质子交换膜的微孔内，所述的多孔质子交换膜由含磺酸基团的质子交换树脂单体构成，质子交换树脂为具有质子交换功能的磺化热稳定性聚合物，选自全氟磺酸树脂、磺化聚醚砜树脂、磺化聚苯硫醚树脂、磺化聚苯并咪唑树脂、磺化聚磷腈树脂、磺化聚酰亚胺树脂、磺化聚苯乙烯树脂、磺化三氟苯乙烯树脂、聚甲基苯基磺酸硅氧烷树脂、磺化聚苯乙烯‑聚乙烯共聚物树脂或磺化聚醚醚酮树脂；所述的催化剂为具有高催化活性的负载型贵金属单质或贵金属合金催化剂，或者为预先氧化处理的负载型贵金属单质或贵金属合金催化剂：贵金属合金为MxNy或MxNyOz，其中M、N、O分别为Pt、Ru、Pd、Rh、Ir、Os、Fe、Cr、Ni、Co、Mn、Cu、Ti、Sn、V、Ga及Mo中的任一金属元素，且M、N、O互不相同，x、y、z为催化剂中各金属质量比，其数值分别为0～100中的自然数，且x+y＝100或x+y+z＝100；贵金属单质为Pt、Ru、Pd、Rh、Ir、Os中的任意一种；催化剂的载体是纳米导电碳黑、介孔碳、导电陶瓷、石墨、碳纳米管和纳米碳纤维中的任一种。