[发明专利]燃料电池膜电极及其制备方法

权利要求书

1.一种燃料电池膜电极，其包括：一质子交换膜及分别设置在该质子交换膜两表面的电极，其中电极由气体扩散层和催化层组成，且催化层设置于质子交换膜与气体扩散层之间，其特征在于，所述的气体扩散层包括一碳纳米管薄膜，该碳纳米管薄膜中，碳纳米管均匀分布，且平行于碳纳米管薄膜表面，且该碳纳米管薄膜通过采用一施压装置挤压一形成于一基底上的碳纳米管阵列形成。

2.如权利要求1所述的燃料电池膜电极，其特征在于，所述的碳纳米管薄膜中碳纳米管沿一固定方向择优取向或不同方向择优取向排列。

3.如权利要求1所述的燃料电池膜电极，其特征在于，所述的气体扩散层中包括孔径小于1微米的微孔结构。

4.如权利要求1所述的燃料电池膜电极，其特征在于，所述的气体扩散层厚度为1微米至1毫米。

5.如权利要求1所述的燃料电池膜电极，其特征在于，所述的质子交换膜材料为全氟磺酸、聚苯乙烯磺酸、聚三氟苯乙烯磺酸或酚醛树脂磺酸。

6.如权利要求1所述的燃料电池膜电极，其特征在于，所述的催化层包括贵金属颗粒和碳颗粒。

7.如权利要求6所述的燃料电池膜电极，其特征在于，所述的贵金属颗粒材料为铂、金或钌。

8.如权利要求6所述的燃料电池膜电极，其特征在于，所述的碳颗粒为石墨、炭黑、碳纤维或碳纳米管。

9.一种如权利要求1所述的燃料电池膜电极的制备方法，其具体包括以下步骤：

提供一碳纳米管阵列形成于一基底；

提供一施压装置，挤压上述碳纳米管阵列，从而形成一碳纳米管薄膜作为气体扩散层；

在上述气体扩散层表面形成一催化层，得到一电极；以及

提供一质子交换膜，将两个上述电极分别设置在该质子交换膜两表面，从而得到一燃料电池膜电极。

10.如权利要求9所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，所述在气体扩散层表面形成一催化层的方法包括以下步骤：

提供一贵金属颗粒与碳纳米管的混合物，并将其投入到一分散液中，再加入水和表面活性剂，分散后形成一催化剂浆料，且贵金属颗粒担载于该碳纳米管的表面；以及

将上述催化剂浆料涂覆在气体扩散层一表面，并干燥形成一催化层。

11.如权利要求10所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，所述的施压装置为一平面压头或一滚轴状压头。

12.如权利要求11所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，所述的挤压碳纳米管阵列的过程为采用平面压头沿垂直于上述碳纳米管阵列生长的基底的方向挤压。

13.如权利要求11所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，所述的挤压碳纳米管阵列的过程为采用滚轴状压头沿某一固定方向碾压或沿不同方向碾压。

14.如权利要求10所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，进一步包括：将该碳纳米管薄膜切割成预定的尺寸和形状，形成一预定尺寸和形状的燃料电池气体扩散层。

15.如权利要求10所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，所述将催化剂浆料涂覆在气体扩散层一表面的方法包括喷涂法、浸渍法或丝网印刷法。

16.如权利要求9所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，通过热压法将电极设置在质子交换膜两表面。