[发明专利]直接醇类燃料电池膜电极及其制备方法

权利要求书

1.一种直接醇类燃料电池膜电极，依次由阳极扩散层、阳极催化层、质子交换膜、阴极催化层和阴极扩散层组成，其特征在于所述阳极扩散层和阴极扩散层由石墨烯气凝胶制得。

2.根据权利要求1所述的直接醇类燃料电池膜电极，其特征在于所述石墨烯气凝胶采用以下方法制备：以间苯二酚和甲醛经过溶胶凝胶聚合形成的酚醛聚合物RF为黏接剂，经过干燥和高温热解还原制备石墨烯气凝胶。

3.根据权利要求1所述的直接醇类燃料电池膜电极，其特征在于所述石墨烯气凝胶采用以下方法制备：通过水热法直接由氧化石墨水分散液制得石墨烯气凝胶。

4.一种直接醇类燃料电池膜电极的制备方法，包括阴极扩散层与阳极扩散层的制备、阳极催化层的制备、阴极催化层的制备和热压形成膜电极过程，其特征在于所述阴极扩散层与阳极扩散层由石墨烯气凝胶制得。

5.根据权利要求4所述的直接醇类燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于所述方法步骤如下：

（1）阴极扩散层和阳极扩散层的制备过程如下：

依据要求将石墨烯气凝胶裁剪成一定的大小、形状，作为阴极扩散层或阳极扩散层；

（2）阴极催化层的制备过程如下：

称取一定量的Pt/C催化剂，其中Pt占催化剂总重量的40~80%，与纯水混合，超声振荡，然后加入Nafion溶液和异丙醇，控制Nafion与Pt/C混合物的质量比为1/3~1/9，超声振荡、磁力搅拌至形成均匀的阴极催化剂浆料，将浆料通过刷涂或喷涂的方式覆于阴极扩散层表面，烘干，即可得到阴极催化层；

（3）阳极催化层的制备过程如下：

称取一定量的PtRu/C催化剂，其中Pt、Ru原子比为1:1~1:2，PtRu占催化剂总重量的60~90%，与纯水混合，超声振荡，然后加入Nafion溶液和异丙醇，控制Nafion与PtRu/C混合物的质量比为1/3~1/9，超声振荡、磁力搅拌至形成均匀的阳极催化剂浆料，将浆料通过刷涂或喷涂的方式覆于阳极扩散层表面，烘干，即可得到阳极催化层；

（4）热压形成膜电极过程如下：

将质子交换膜置于阳极催化层与阴极催化层的中间，三者对齐摆放，使用热压机在100-180kg.cm^-2的压强下、115-145℃的温度下热压3-8min，即制得权利要求1所述的直接醇类燃料电池膜电极。

6.根据权利要求4所述的直接醇类燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于所述石墨烯气凝胶采用以下方法制备：以间苯二酚和甲醛经过溶胶凝胶聚合形成的酚醛聚合物RF为黏接剂，经过干燥和高温热解还原制备石墨烯气凝胶。

7.根据权利要求4所述的直接醇类燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于所述石墨烯气凝胶采用以下方法制备：通过水热法直接由氧化石墨水分散液制得石墨烯气凝胶。

8.根据权利要求4所述的直接醇类燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于所述阴极催化层载量为5~10mg/ cm²。

9.根据权利要求4所述的直接醇类燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于所述阳极催化层载量为5~10mg/ cm²。