[发明专利]提高一体式再生燃料电池性能的膜电极组件及其制备方法

权利要求书

1.一种提高一体式再生燃料电池性能的膜电极组件，其特征在于，该膜电极组件包含双效膜电极和气体扩散层；

所述双效膜电极包含全氟磺酸质子交换膜和涂布在该膜两侧的氢气侧催化层和氧气侧催化层；所述的氢气侧催化层包含Pt/C和Nafion，所述的氧气侧催化层包含Pt黑、二氧化依、聚四氟乙烯和Nafion；

所述气体扩散层包含氢气侧扩散层和氧气侧扩散层，所述氢气侧扩散层采用碳材料为基底，添加疏水性聚合物而成；所述氧气侧扩散层采用钛材料为基底，添加疏水性聚合物、二氧化依和导电剂而成；

所述膜电极组件按照氢气侧扩散层、双效膜电极、氧气侧扩散层的组合顺序组装而成。

2.如权利要求1所述的提高一体式再生燃料电池性能的膜电极组件，其特征在于，所述的氢气侧扩散层，其基底采用的碳材料为碳纸或碳布，添加聚四氟乙烯或聚全氟乙丙烯进行疏水处理。

3.如权利要求1所述的提高一体式再生燃料电池性能的膜电极组件，其特征在于，所述的氧气侧扩散层，其基底采用的钛材料为单层或多层烧结钛网，添加聚四氟乙烯或聚全氟乙丙烯进行疏水处理，再添加二氧化依和导电剂。

4.如权利要求3所述的提高一体式再生燃料电池性能的膜电极组件，其特征在于，所述的氧气侧扩散层，其导电剂为纳米级钛粉或者纳米级亚氧化钛。

5.如权利要求3所述的提高一体式再生燃料电池性能的膜电极组件，其特征在于，所述的钛网，采用丝网编织或者薄片冲孔的方法制备，网孔的孔径为50～500微米，钛网的厚度为0.1～1毫米。

6.一种如权利要求1~5中任意一项所述的提高一体式再生燃料电池性能的膜电极组件的制备方法，其特征在于，所述的方法包含：

步骤1，制备双效膜电极：先将Pt/C和Nafion与乙醇水溶液混合均匀制备氢气侧催化层浆料；再将Pt黑和聚四氟乙烯乳液预先混合经过高温烧结后再和二氧化依、Nafion与乙醇水溶液混合均匀制备氧气侧催化层浆料；最后将全氟磺酸质子交换膜平铺于具有加热功能的真空吸盘上，采用超声波喷头将氢气和氧气侧催化层浆料分别涂布于膜的两侧；

步骤2，制备氧气侧扩散层：先将单层或多层烧结钛网浸渍到聚四氟乙烯或聚全氟乙丙烯乳液中，浸渍2～3h后取出烘干，然后放入高温炉中，在氮气氛围中，280-350℃热处理0.5～1h；再将二氧化依和纳米级钛粉或亚氧化钛与乙醇水溶液混合均匀，涂布到经过疏水处理的钛网上，形成氧气侧扩散层；

步骤3，制备氢气侧扩散层：将碳粉和聚四氟乙烯或者聚全氟乙丙烯乳液进行调和，制备氢气侧扩散层浆料，然后，将该扩散层浆料喷涂到经过疏水处理的碳纸上，先在120-130℃烧结15-30min，然后在280-350℃烧结15-30min，并进行滚压整平，形成氢气侧扩散层；

步骤4，将氢气侧扩散层放置在双效膜电极上侧，通过压机热压处理，压机的压力为1-6MPa，热压温度为80-160℃，持续时间60-150s，打开压机，自然冷却后取出，再通过限位框和定位孔将热压后的膜电极组件半成品和氧气侧扩散层采用冷装配工序组装在一体式再生燃料电池双极板之间。