[发明专利]一种用于燃料电池的抗反极膜电极及其制备方法

权利要求书

1.一种用于燃料电池的抗反极膜电极，其特征在于，所述的抗反极膜电极由抗反极活性物质的悬浊液和催化剂墨水混合涂覆于质子交换膜或气体扩散层表面后烘干制备得到，所述的抗反极活性物质的悬浊液由抗反极活性物质和溶剂组成，所述的抗反极活性物质的悬浊液的pH为6-7，所述的抗反极活性物质为含有铱或钌的单质、含有铱或钌的氧化物或含有铱或钌的氢氧化物的纳米材料催化剂，所述的抗反极膜电极中抗反极活性物质的质量分数为1％～15％；所述的抗反极活性物质的悬浊液由如下步骤制备得到：将碱金属碳酸盐与贵金属前驱体混合，在750℃-1000℃下烧结3-15h，将烧结后得到的样品制备为修饰电极，将修饰电极加入到0.1-0.5M的酸性溶液中，施加阴极电位对烧结后的样品进行处理，得到处理后的酸性溶液；将处理后的酸性溶液离心分离得到抗反极活性物质，使用纯水、乙醇溶液或异丙醇溶液分散所得抗反极活性物质，形成含有抗反极活性物质的悬浊液。

2.根据权利要求1所述的用于燃料电池的抗反极膜电极，其特征在于，所述的溶剂选自纯水、乙醇和异丙醇中的一种以上。

3.根据权利要求1所述的用于燃料电池的抗反极膜电极，其特征在于，所述的抗反极活性物质的悬浊液中抗反极活性物质的浓度为1～100mg/mL，所述的抗反极活性物质的尺寸为0.8-200nm。

4.根据权利要求1所述的用于燃料电池的抗反极膜电极，其特征在于，所述的抗反极膜电极由抗反极活性物质的悬浊液和催化剂墨水混合涂覆后烘干制备得到的具体步骤为：取铂碳催化剂，依次加入纯水和异丙醇，其中铂碳催化剂与纯水、异丙醇的质量比为1:5:20，再加入质量分数为5％的Nafion乳液混合均匀得到催化剂墨水，再加入所述的抗反极活性物质的悬浊液混合均匀涂覆于质子交换膜或气体扩散层表面后烘干制备得到。

5.权利要求1所述的用于燃料电池的抗反极膜电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将碱金属碳酸盐与贵金属前驱体混合，在750℃-1000℃下烧结3-15h，将烧结后得到的样品制备为修饰电极，将修饰电极加入到0.1-0.5M的酸性溶液中，施加阴极电位对烧结后的样品进行处理，得到处理后的酸性溶液；

(2)将步骤(1)得到的处理后的酸性溶液离心分离得到抗反极活性物质，使用纯水、乙醇溶液或异丙醇溶液分散所得抗反极活性物质，形成含有抗反极活性物质的悬浊液，所述的悬浊液中抗反极活性物质的浓度为1～100mg/mL；

(3)取铂碳催化剂，加入水、异丙醇、离子导电树脂制成催化剂墨水，将步骤(2)得到的含有抗反极活性物质的悬浊液加入催化剂墨水中，混合搅拌均匀得到含有抗反极活性物质的催化剂墨水，随后将含有抗反极活性物质的催化剂墨水覆盖于质子交换膜或气体扩散层表面，得到用于燃料电池的抗反极膜电极。

6.根据权利要求5所述的用于燃料电池的抗反极膜电极的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的碱金属碳酸盐与贵金属前驱体的摩尔比为1:1-1:3，所述的碱金属选自锂、钠和钾中的一种。

7.根据权利要求5或6所述的用于燃料电池的抗反极膜电极的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的将烧结后得到的样品制备为修饰电极的具体步骤为：将烧结后得到的样品中加入纯水、乙醇和Nafion乳液，分散均匀后涂覆于石墨片表面，其中烧结后得到的样品与纯水的质量比为1:10，纯水、乙醇和Nafion乳液的体积比为1:3:0.04，Nafion乳液的质量分数为5％。

8.根据权利要求5或6所述的用于燃料电池的抗反极膜电极的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的将修饰电极加入到0.1-0.5M的酸性溶液中，施加阴极电位对烧结后的样品进行处理，得到处理后溶液具体步骤为：将涂覆有活性物质的石墨片插入浓度为0.1-0.5M的酸性溶液中，对电极为铂片，室温下施加-1～0V电位极化0.5-2小时，得到处理后溶液。

9.根据权利要求5所述的用于燃料电池的抗反极膜电极的制备方法，其特征在于，步骤(3)具体步骤为：取铂碳催化剂，依次加入纯水、异丙醇、离子导电树脂，再加入质量分数为5％的Nafion乳液混合均匀得到催化剂墨水，催化剂墨水中Nafion的质量分数为20％，铂碳催化剂、水、异丙醇的质量比为1:5:20，将步骤(2)得到的含有抗反极活性物质的悬浊液加入催化剂墨水中，超声20-40分钟得到均匀分散的含有抗反极活性物质的催化剂墨水，随后采用涂覆或喷涂方法将含有抗反极活性物质的催化剂墨水涂覆或喷涂于质子交换膜或气体扩散层表面，得到用于燃料电池的抗反极膜电极，所述的抗反极膜电极中抗反极活性物质的质量分数为1％～15％。