[发明专利]燃料电池的膜电极组件及其制备方法

权利要求书

1.一种燃料电池的膜电极组件，包括依次叠加设置的气体扩散层、微孔层、催化层和电解质膜，在沿空气流路方向上，所述微孔层的厚度递减，所述催化层的厚度递增，所述微孔层与所述催化层的总厚度一致。

2.根据权利要求1所述的膜电极组件，其特征在于，所述微孔层和所述催化层的总厚度为20～65μm。

3.根据权利要求1所述的膜电极组件，其特征在于，所述微孔层在空气入口处的厚度为30～55μm，在空气出口处的厚度为20～40μm；所述催化层在空气入口处的厚度为1～10μm，在出口处的厚度为5～30μm。

4.根据权利要求1所述的膜电极组件，其特征在于，所述催化层在出口和入口处的厚度差为1～20μm，所述微孔层在入口和出口处的厚度差为1～20μm。

5.权利要求1所述的燃料电池的膜电极组件的制备方法，包括以下步骤：

A)，制备微孔层浆料混合物和催化层浆料混合物；

B)，在经过疏水处理的气体扩散层表面涂覆微孔层浆料混合物，热处理后得到微孔层；将所述催化层浆料混合物涂覆于电解质膜表面，热处理后得到膜/电极结合体；通过分别控制微孔层与膜/电极结合体的涂覆工艺，使微孔层的厚度在空气流路方向上递减，膜/电极结合体中的催化层的厚度在空气流路方向上递增，所述微孔层与所述催化层的总厚度一致；

C)，将涂覆有微孔层的扩散层与涂覆有催化层的膜/电极结合体制备成膜电极组件。

6.权利要求1所述的燃料电池的膜电极组件的制备方法，包括以下步骤：

A)，制备微孔层浆料混合物和催化层浆料混合物；

B)，在经过疏水处理的气体扩散层表面涂覆微孔层浆料混合物，热处理后得到微孔层；将所述催化层浆料混合物涂覆于所述微孔层表面，热处理后得到催化层；通过分别控制微孔层与催化层的涂覆工艺，使微孔层的厚度在空气流路方向上递减，催化层的厚度在空气流路方向上递增，所述微孔层与所述催化层的总厚度一致；

C)，将涂覆有微孔层和催化层的扩散层与电解质膜制备成膜电极组件。

7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述微孔层浆料混合物由碳粉体、粘接剂、分散剂和溶剂组成；所述催化层由碳载铂金催化剂、离聚物、分散剂和溶剂组成。

8.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述微孔层的涂覆工艺的涂覆工具采用具有狭缝或喷头的涂覆机或刮刀；所述催化层的涂覆工艺的涂覆工具采用具有狭缝或喷头的涂覆机或刮刀。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，在制备微孔层的过程中，通过改变刮刀两端的高度以使微孔层的厚度在空气流路方向上递减；在制备催化层的过程中，刮刀的倾斜角与微孔层相反。

10.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述制备膜电极组件的方式为热压或粘合。