[发明专利]一种具有多孔吸附层的长寿命燃料电池膜电极及制备方法

权利要求书

1.一种燃料电池膜电极，其特征在于，在催化剂层与质子交换膜之间附加了多孔吸附层，所述的多孔吸附层由多孔硅质材料及全氟磺酸质子交换树脂构成，其中所述的多孔硅质材料是多孔硅酸岩矿物或材料，包括坡缕石-海泡石族矿物纤维、沸石分子筛、蒙脱石、硅藻土和硅胶。

2.权利要求1所述的燃料电池膜电极，其特征在于，所述的坡缕石-海泡石族矿物纤维是坡缕石或海泡石。

3.权利要求1所述的燃料电池膜电极，其特征在于，所述的沸石分子筛是天然沸石或人工合成沸石分子筛，其中天然沸石分子筛是丝光沸石或斜发沸石，人工合成沸石分子筛是3A型分子筛、4A型分子筛、5A型分子筛、10X型分子筛、13X型分子筛、钠Y型分子筛或钙Y型分子筛。

4.权利要求1所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：

1)将多孔材料及质子交换树脂作为固体物，与醇水溶液按1∶5～30的质量比充分混合，制得多孔材料料浆，其中，多孔材料与全氟磺酸质子交换树脂的质量比为5∶1～1∶1，醇水溶液中醇所占百分比为0～100％，醇为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇中的任一种；

2)将步骤1中所制备的多孔材料料浆涂敷在气体扩散层电极表面或是质子交换膜两侧，并在80-100℃条件下干燥12-24小时，形成多孔吸附层，多孔吸附层的干态厚度小于或等于5μm；

其中，所述的气体扩散层电极的制备方法是，将燃料电池催化剂加入醇水溶液，并与全氟磺酸质子交换树脂进行充分分散，制备成催化剂料浆，然后涂敷于经过预处理的气体扩散层表面，并在80-100℃下真空干燥，催化剂与全氟磺酸质子交换树脂的质量比为2∶1～4∶1，醇水溶液中醇所占百分比与步骤1相同，催化剂与醇水溶液的质量比为1∶1～10；

其中气体扩散层的预处理方法是，将碳纸浸入到聚四氟乙烯疏水剂中，时间为5～10分钟，并在340-350℃下煅烧20-30分钟，四氟乙烯疏水剂的含量20wt％-30wt％，之后，再在其一侧涂敷一层由四氟乙烯和导电碳黑组成的复合材料层，其中四氟乙烯含量为20wt％-30wt％，经340-350℃下煅烧20-30分钟后成型；

3)将步骤2制备的涂敷有多孔吸附层的气体扩散层电极与质子交换膜热压，获得燃料电池膜电极，或是将涂敷有多孔吸附剂层的质子交换膜与两侧的气体扩散层电极热压，获得燃料电池膜电极，热压的压力1～4Mpa，温度90-120℃，时间60～120秒；

或是将步骤2制备的催化剂层涂敷在具有多孔吸附层的质子交换膜的两侧，制得燃料电池芯片，之后，再与经过预处理的气体扩散层进行热压或冷接触，获得燃料电池膜电极。热压的压力1～4MPa，温度90-120℃，时间60～120秒。

5.如权利要求4所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，制备步骤2中多孔吸附层的干态厚度为0.5～3μm。