一种自增湿膜电极及其制备方法

摘要

本发明公开了一种自增湿膜电极及其制备方法，该方法是将质子交换膜预处理，将碳载铂催化剂、全氟磺酸聚合物、亲水性物质和低沸点溶剂混合，涂在质子交换膜的一侧，烘干制得亲水性氢电极，再将碳载铂催化剂、全氟磺酸聚合物、疏水性物质和低沸点溶剂混合，涂在质子交换膜的另一侧，烘干制得憎水性氧电极，将两片碳纸与质子交换膜贴合成自增湿膜电极。本发明制备方法简单易行，成本低廉；膜电极体积小、重量轻，无需采用复杂的气体流场，就可以实现自增湿作用，简化了燃料电池系统的设计与制造工艺，提高了重量比功率和体积比功率；膜电极组装的单电池电性能好，避免了电极水淹现象的发生，提高了燃料电池在大电流密度下工作的电性能。

主权项

1、一种自增湿膜电极的制备方法，其特征是，包括如下的步骤和工艺条件：第一步 将质子交换膜依次放在质量百分比浓度为3～5％的双氧水、蒸馏水、0.5～1.0mol/L的硫酸溶液和蒸馏水中各煮0.5～1小时，对膜进行预处理；第二步 将碳载铂催化剂、全氟磺酸聚合物、亲水性物质和低沸点溶剂按10∶1～4∶0.5～3∶20～200的质量比用超声波振荡分散混合成墨水状，涂在质子交换膜的一侧，Pt的载量控制在0.1～1.0mg/cm2，然后将质子交换膜于60～100℃下烘干20～60分钟，制得亲水性的氢电极；第三步 将碳载铂催化剂、全氟磺酸聚合物、疏水性物质和低沸点溶剂按10∶1～4∶1～5∶20～200的质量比均匀混合，涂在质子交换膜的另一侧，Pt的载量控制在0.1～1.0mg/cm2，然后将质子交换膜于60～100℃下烘干20～60分钟，制得憎水性的氧电极；第四步 将两片已预处理好的作为气体扩散层的碳纸与上述涂附有亲水性氢电极和疏水性氧电极的质子交换膜贴合成自增湿膜电极。