[发明专利]一种具有可再生功能的燃料电池膜电极及制备方法

权利要求书

1.燃料电池膜电极的制备方法，所述的膜电极是在膜电极阴极侧催化剂层与质子交换膜之间附加了多孔碳吸附层，所述的多孔碳吸附层由多孔碳材料及全氟磺酸质子交换树脂构成，其中，多孔碳材料是活性碳、碳分子筛或介孔碳，其特征在于制备步骤如下：

1)将多孔碳材料及全氟磺酸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，制得多孔碳料浆，其中，多孔碳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；

或者预先对多孔碳材料进行氧化处理，将多孔碳材料置于HNO₃、H₂SO₄、H₂O₂、(NH₄)₂S₂O₈、NaClO、HClO₄或H₃PO₄氧化剂中，在室温-100℃下处理1-10小时，然后经过滤和去离子水清洗，并在70-100℃条件下干燥12-24小时，然后将处理后的多孔碳材料及全氟磺酸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，制得多孔碳料浆，其中，多孔碳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中所制备的多孔碳料浆涂敷在作为阴极的气体扩散层电极表面或是质子交换膜一侧，并在80-100℃条件下干燥12-24小时，形成多孔碳吸附剂层，多孔碳吸附剂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，催化剂与全氟磺酸树脂的质量比为2∶1～4∶1，醇水溶液比例与步骤1相同，催化剂与醇水溶液的质量比为1∶1～10；

所述的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，聚四氟乙烯疏水剂的含量20

wt％-30wt％，之后，再在其一侧涂敷一层由聚四氟乙烯疏水剂和导电碳黑组成的复合材料层，其中聚四氟乙烯疏水剂含量为20wt％-30wt％，经340-350℃下煅烧20-30分钟后成型；

3)将步骤2制备的涂敷有多孔碳吸附层的气体扩散层电极与质子交换膜热压，获得催化剂层具有可再生功能的燃料电池膜电极，或是将涂敷有多孔碳吸附剂层的质子交换膜与两侧的气体扩散层电极热压，获得催化剂层具有可再生功能的燃料电池膜电极，热压的压力1～4Mpa，温度90-120℃，时间60～120秒。

2.如权利要求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2中多孔吸附层的干态厚度为0.5～3μm。