[发明专利]一种增强高温膜燃料电池催化层质子传导率的方法

权利要求书

1.一种增强高温膜燃料电池催化层质子传导率的方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：制备高温燃料电池用膜电极，在催化层中引入具有较高质子传导能力的CsH₂PO₄作为催化层中的质子导体；

第二步：利用制备成功的高温燃料电池用膜电极制成单电池；

第三步：将单电池装入燃料电池性能测试系统中进行测试。

2.所述高温燃料电池用膜电极的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：质子导体CsH₂PO₄的制备

CsH₂PO₄是将Cs₂CO₃与H₃PO₄混合，利用甲醇萃取真空干燥得到；

步骤2：催化剂浆料的制备

催化剂浆料是将催化剂粉末、催化层高分子粘结剂的分散液和相关溶剂一起混合均匀得到；

步骤3：催化层的制备

将步骤2所制备的催化剂浆料采用喷涂、刮涂或其他方法沉积到气体扩散层上，干燥后即形成催化层和气体扩散电极整体；

步骤4：气体扩散电极的后处理

将步骤3所制备的气体扩散电极在有惰性气体保护的条件下，放入340℃-430℃的马弗炉中烧结20-60分钟，使气体扩散层中的高分子聚合物进一步在整个电极中形成网络结构，再在催化层中加入质子导体CsH₂PO₄，得到最终气体扩散电极，其中，催化层中活性成分Pt载量为0.1-3.0 mg/cm²，催化层中的催化层粘结剂质量百分含量为5-50 wt.%；

步骤5：膜电极的组装

将制备好的两片相同的气体扩散电极置于高温电解质膜两侧，机械组装制备得到高温燃料电池用膜电极，其中两片气体扩散电极的催化层分别与高温电解质膜的两个面紧密贴接。

3.如权利要求1所述的一种增强高温膜燃料电池催化层质子传导率的方法，其特征在于，所述高温燃料电池用膜电极，包括依次层叠的阳极气体扩散电极、高温电解质膜、阴极气体扩散电极。

4.如权利要求1所述的一种增强高温膜燃料电池催化层质子传导率的方法，其特征在于，步骤2中所述催化层高分子粘结剂为PTFE或PVDF，所述相关溶剂为异丙醇、乙醇、甘油中的一种。

5.如权利要求1所述的一种增强高温膜燃料电池催化层质子传导率的方法，其特征在于，步骤5中高温电解质膜为酸掺杂膜，所述酸掺杂膜为聚苯并咪唑及其衍生物、聚苯并咪唑-聚醚醚酮复合膜、磺化聚醚醚酮、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚酰亚胺-聚苯并咪唑、磺化聚醚醚酮-聚苯并咪唑复合膜中的任意一种，所述酸掺杂膜中的掺杂酸为磷酸、硫酸、甲磺酸聚乙烯基磷酸、三氟烷基磺酸中的一种或两种以上的混合酸，所述酸掺杂膜中的酸掺杂量为300~ 450 wt.%。