直接甲醇燃料电池膜电极制备方法

摘要

本发明公开了一种直接甲醇燃料电池膜电极的制备方法，属于直接甲醇燃料电池领域。所述的膜电极采用质子交换膜为电解质膜，阳极为铂钌碳催化剂，阴极为铂碳催化剂，由阳极侧的支撑层、微孔层、催化层、质子交换膜以及阴极侧的支撑层、微孔层、催化层共七层所组成。所述的膜电极的制备工艺包括末的制备与预处理、催化剂浆料的制备与催化层的制备、微孔层浆料的制备与微孔层的制备以及热压过程。本发明的优点在于：采用新工艺制备的微孔层和支撑层，具有较高的孔隙率，降低了膜电极的传质阻力，有利于改善微孔层或催化层与支撑层之间的界面，从而提高催化剂和反应物的三相接触面积，提高了电池的输出功率密度。

主权项

1、一种直接甲醇燃料电池膜电极制备方法，对Nafion膜进行预处理，其特征在于，包括下列过程：1)催化剂浆料的制备及阴、阳极催化层的制备，分别选择20-70wt％PtRu/C或PtRu black催化剂作阳极催化层原料，20-70wt％Pt/C或Pt black催化剂作阴极催化层原料，同时采用2-20wt％Nafion溶液做粘结剂，正丙醇作分散剂，混合成阳极和阴极催化层浆体，然后超声分散均匀，再将催化层浆体喷涂到转移介质上，并在常温下凉干；2)阴、阳微孔层的制备，采用Vulcan XC-72碳黑作主体，阳极微孔层采用5-30wt％的Nafion作粘结剂，异丙醇或者正丙醇作分散剂，配成微孔层浆料溶液，阴极微孔层采用5-30wt％的PTFE作粘结剂，异丙醇或者正丙醇作分散剂，配成微孔层浆料溶液，微孔层Vulcan XC-72碳黑与醇分散剂的浆料浓度配比为5-25mg/ml，将微孔层浆料以雾状形式喷到加热到60-140℃后的支撑层上，并迅速凝结在支撑层表面上，形成多孔的微孔层；3)进行热压，将载有阴、阳极催化剂的转移介质置于预处理后的Nafion电解质膜两侧，在6-12MPa压力、80-150℃下热压2-5分钟，热压成型，揭掉转移介质后得到催化剂和膜复合体CCM，将带有阴、阳极微孔层的阴、阳极支撑层放到CCM的两侧，在6-12MPa压力、80-150℃下热压2-5分钟，热压得到七合一的膜电极。