[发明专利]一种质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法

权利要求书

1.一种质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备待喷涂催化剂墨水；

(2)利用超声波喷涂机，采用层叠式网格喷涂方法，将催化剂墨水分别喷涂于质子交换膜两面，烘干，获得三层膜电极组件CCM；

(3)在CCM两侧热压气体扩散层，获得五层膜电极组件；

步骤(1)中制备催化剂墨水包括以下步骤：

(a)称取适量铂含量为50％-70％的铂碳催化剂，用去离子水进行润湿；

(b)加入质量分数5％的全氟磺酸溶液，其中，全氟磺酸溶液与催化剂的质量比为1:3-5；

(c)加入分散剂，分散剂与催化剂的质量比为30-60：1，混合均匀，其中分散剂为乙醇、乙二醇、丙酮、异丙醇中的两种或三种混合溶液；

(d)加入适量去离子水，使催化剂固含量为1-2.5％；

(e)采用高速乳化剪切机进行强力分散20-40min，获得待喷涂催化剂墨水，分散速度为10000-30000r/min；

步骤(2)中层叠式网格喷涂方法包括如下步骤：

(a)根据CCM活性面积要求，划定催化剂喷涂面积，设置横向喷涂轨迹覆盖喷涂面积，然后设置纵向喷涂轨迹覆盖喷涂面积，此为一个喷涂周期，其中，喷涂轨迹均为蛇形，相邻正向和逆向轨迹重叠面积为喷雾宽幅的1/2；

(b)设置第二个喷涂周期，其中横向喷涂轨迹相较于第一个喷涂周期，向上或向下平移1-3mm，纵向喷涂轨迹相较于第一个喷涂周期向左或向右平移1-3mm，

(c)根据实际情况设置多个喷涂周期，每个周期的平移距离和方向保持一致；

(d)将质子交换膜真空吸附于喷涂台面上，加热至60-80℃，按照设置好的喷涂程序完成催化剂喷涂作业。

2.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，分散剂为乙醇和异丙醇的混合溶液，质量比为1：2。

3.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，分散剂为乙醇、丙酮、异丙醇的混合溶液，质量比1：1：4。

4.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，分散剂为乙二醇、丙酮、异丙醇的混合溶液，质量比1：2：4。

5.根据权利要求4所述的一种质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，步骤(2)中CCM的烘干在喷涂台面上进行，烘干条件为：60-80℃下5-10min。

6.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，步骤(3)中热压条件为：0.1-0.5MPa下，80-120℃中持续10-30s。