[发明专利]带水扩散区的自增湿质子交换膜燃料电池膜电极及其制备

权利要求书

1、一种带水扩散区的自增湿质子交换膜燃料电池膜电极制备方法，其特征在于该制备方法的步骤如下：

步骤一、气体扩散层的制备：

气体扩散层分为支撑层(4)与微多孔层(5)，支撑层(4)使用憎水处理过的碳纸，PTFE含量为20～40wt.％，为提高水由阴极向阳极的反扩散能力，适当提高阴极支撑层的PTFE载量，在支撑层(4)上均匀的喷涂一层PTFE含量为20～40wt.％的VulcanXC-72碳黑作为微多孔层(5)，碳黑的载量均为2mg/cm²，将喷涂微多孔层(5)后的碳纸在Ar气保护环境下340℃烧结30～50分钟，即制得气体扩散层；

步骤二、水扩散区和阴极催化层的制备：

将电极的中央准备刷涂催化层的区域用硬质塑料覆盖，在其剩余的区域喷涂小粒径碳黑，形成水扩散区(3)；水扩散区(3)碳黑选用BP2000，用5ml-10ml乙醇或异丙醇水溶液分散均匀后，加入0.5wt.％Nafion，搅拌均匀；其中碳黑与Nafion的质量比为3∶1，碳黑载量为0.3mg/cm²；将喷完外沿亲水碳黑的阴极极片放置好，用硬质塑料覆盖该亲水处理区域，使需刷涂催化剂的电极的中央区域露出；阴极催化剂选用20wt.％Pt/C催化剂，Pt载量为0.3mg/cm²，催化剂浆料由Pt/C、PTFE和少量的Nafion组成，其质量比为20∶5∶2；使用刷涂法将催化剂刷涂于电极中央的区域，形成阴极催化层；

步骤三、水扩散区和阳极催化层的制备：

阳极催化层的制备过程与阴极相同，区别在于阳极催化剂浆料为20wt.％Pt/C催化剂，Pt载量为0.2mg/cm²，催化剂浆料由Pt/C催化剂和Nafion组成，其质量比为3∶1，阳极催化层外沿水扩散区喷涂亲水碳黑，亲水碳黑浆料为VulcanXC-72碳黑和Nafion混合物，碳黑和Nafion质量比为3∶1。