[发明专利]质子交换膜燃料电池催化层浆料的制备方法、膜电极

说明书

本申请涉及一种质子交换膜燃料电池催化层浆料的制备方法、膜电极，属于燃料电池领域，本申请的方法包括：获取复合催化剂；将所述复合催化剂进行溶解，得到复合催化剂溶液；将所述复合催化剂溶液与离子聚合物溶液以及含氟有机醇混合，得到复合催化剂混合溶液；将所述复合催化剂混合溶液在冰水浴条件下进行分散，得到催化层浆料；其中，所述复合催化剂的组分包括：铂碳催化剂；通过离子聚合物溶液与含氟有机醇之间协同作用，增强作用于铂碳催化剂的分散效果，同时，冰水浴条件下进行分散可避免分散过程中因温度升高而导致铂碳催化剂颗粒的团聚，影响分散效率及效果，降低浆料催化性能，通过对浆料成分的修改以及配合加入一些添加剂，优化分散方式，达到提升浆料催化性能。

技术领域

本申请属于燃料电池领域，尤其涉及一种质子交换膜燃料电池催化层浆料的制备方法、膜电极。

背景技术

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种清洁高效的能量转换技术，它通过化学反应将化学能转换成电能，在未来取代石油燃料方面具有巨大潜力。其中膜电极是质子交换膜燃料电池的核心，通常由催化层、微孔层以及气体扩散层组成。H₂和O₂作为反应物分别分布在电池的阴极和阳极，由于氧还原反应(ORR)的动力学相对较慢，因此许多PEMFC研究都致力于通过开发和优化催化层来开发高性能阴极。

目前，如何进一步提高催化层的催化性能，成为不本领亟需解决的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种质子交换膜燃料电池催化层浆料的制备方法、膜电极，以解决现有技术中如何进一步提高催化层的催化性能的技术问题。

第一方面，本申请提供了一种质子交换膜燃料电池催化层浆料的制备方法，所述方法包括：

获取复合催化剂；

将所述复合催化剂进行溶解，得到复合催化剂溶液；

将所述复合催化剂溶液与离子聚合物溶液以及含氟有机醇混合，得到复合催化剂混合溶液；

将所述复合催化剂混合溶液在冰水浴条件下进行分散，得到催化层浆料；

其中，所述复合催化剂的组分包括：铂碳催化剂。

可选的，以质量分数计，所述铂碳催化剂的含量为40％-70％。

可选的，所述含氟有机醇包括如下至少一种：三氟异丙醇、六氟异丙醇。

可选的，所述复合催化剂混合溶液的溶剂为第一水，其中，所述含氟有机醇与所述第一水的质量比为4-18∶1。

可选的，所述离子聚合物溶液的组分包括：全氟磺酸型聚合物，以质量分数计，所述全氟磺酸型聚合物的含量为4-6％。

可选的，所述全氟磺酸型聚合物包括：Nafion溶液。

可选的，离子聚合物溶液中，所述离子聚合物溶液的组分还包括：溶剂；以质量分数计，所述溶剂包括：46-48％的水和48-50％的有机醇。

可选的，所述离子聚合物与所述铂碳催化剂的碳载体的质量比I/C为0.5-1.0∶1。

可选的，所述分散包括：分散至体系中颗粒粒径小于等于500nm，催化层浆料的黏度为3.0×10^-3-5.0×10^-3Pa·s。

第二方面，本申请提供一种膜电极，所述膜电极由第一方面所述的制备方法得到的催化层浆料而制得。

本申请提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：