[发明专利]一种燃料电池膜电极的喷涂方法

说明书

本发明涉及一种燃料电池膜电极的喷涂方法，包括以下步骤：S1.配制催化剂浆料，将配置好的催化剂浆料进行真空乳化剪切、搅拌和超声分散；S2.将质子交换膜吸附贴接于超声喷涂仪的喷涂基台上，喷涂治具置于所述质子交换膜上方，将喷涂基台加热至100～120℃，将分散后的所述催化剂浆料喷涂至所述膜电极上，喷头气压设定为30～40psi；S3.将质子交换膜进行翻面，重复步骤S2对其另一面进行喷涂得到所述膜电极。本发明的喷涂方法使膜电极上催化剂分散均匀、附着均匀，且不存在龟裂情况，提高了膜电极的计划新能和不同区域性能一致性。

技术领域

本发明涉及燃料电池膜电极的制备领域，具体涉及一种燃料电池膜电极的喷涂方法。

背景技术

随着我国国民经济的持续增长，人民生活水平的不断提高，汽车已经成为人们出行的必备工具，同时经济的发展也伴随着环境的污染，国家和人们意识到发展清洁新能源已经刻不容缓，新能源汽车被认为是能源转型的重要环节，而质子交换膜燃料电池汽车被认为是目前新能源汽车最为成熟的代表。它是以氢气与空气中的氧气发生化学反应产生电能，从而推动汽车前进，它具有结构简单、无污染、节能高效等一系列优点，而质子交换膜电极在氢燃料电池系统中起到了最为关键的作用。膜电极作为氢燃料电池的核心部件，其制备工艺就显得尤为重要，目前膜电极制备方法主要有转印法、涂布法和超声喷涂法，在超声喷涂法制备膜电极的过程中，存在膜电极中催化剂粒径分散不均匀，喷涂过程中催化剂干燥不及时以及催化剂附着不均匀，不同区域厚度不一致的问题，极大的影响了膜电极的整体性能。

发明内容

本发明为解决上述问题，提供了一种催化剂粒径分散均匀以及附着均匀的干燥良好的燃料电池膜电极的喷涂方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种燃料电池膜电极的喷涂方法，包括以下步骤：

S1.配制催化剂浆料，将配制好的催化剂浆料进行真空乳化剪切、搅拌和超声分散；

S2.将质子交换膜吸附贴接于超声喷涂仪的喷涂基台上，喷涂治具置于所述质子交换膜上方，将喷涂基台加热至100～120℃，将分散后的所述催化剂浆料喷涂至所述膜电极上，喷头气压设定为30～40psi；

S3.将质子交换膜进行翻面，重复步骤S2对其另一面进行喷涂得到所述膜电极。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述催化剂浆料中的催化剂为铂碳催化剂。

进一步，所述催化剂中还含有Nafion全氟磺酸，所述催化剂浆料的溶剂为水、乙醇、异丙醇中的一种或多种。

进一步，所述步骤S1中分散的具体步骤为：

S11.将配制好的催化剂浆料进行真空乳化剪切，真空乳化剪切的同时进行高速搅拌；

S12.将真空乳化剪切之后的催化剂浆料再次进行搅拌；

S13.将步骤S12处理后的催化剂浆料进行超声分散。

进一步，所述步骤S11中真空乳化剪切的转速为10000～25000r/min，时间为10～60min，温度为20～35℃，高速搅拌的搅拌速度为300～1500r/min，步骤S12中搅拌时间为10～30min，搅拌速度为200～1000r/min，所述步骤S13中超声分散的温度为25～35℃，超声分散的时间为20～60min，超声功率设置在600～1200W之间，超声频率设置在20～40KHz之间。

进一步，所述喷涂治具为框体，其水平设置，所述框体围成的空腔包括上下连通的棱台形上腔体和长方体形下腔体，所述棱台形上腔体的顶面面积大于底面面积，所述长方体形下腔体的顶面与所述棱台形上腔体的底面面积相等且重合，所述棱台形上腔体的腔体壁与对应的所述长方体形下腔体的腔体壁所在的平面形成的夹角为25～65°。