[发明专利]氢燃料电池催化剂层及其制备方法、氢燃料电池和汽车

权利要求书

1.一种氢燃料电池催化剂层的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：

S1、将分散好催化剂的高分子溶液，通过超声波照射，获得催化剂溶液；

S2、将S1中的催化剂溶液，通过微波照射处理；

S3、将S2处理后的催化剂溶液涂覆于质子交换膜上；

S4、将S3中涂覆有催化剂溶液的质子交换膜采用超声波和微波共同照射，制得氢燃料电池催化剂层。

2.根据权利要求1所述的氢燃料电池催化剂层的制备方法，其特征在于：所述催化剂为铂炭，所述铂炭包括炭载体和附着在所述炭载体上的铂粒子。

3.根据权利要求1所述的氢燃料电池催化剂层的制备方法，其特征在于：所述高分子溶液的组分按照重量百分比计包括：nafion5％、异丙醇50％、水45％。

4.根据权利要求1所述的氢燃料电池催化剂层的制备方法，其特征在于：所述质子交换膜为杜邦质子交换膜N-117。

5.根据权利要求1所述的氢燃料电池催化剂层的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中的超声波和微波朝所述涂有催化剂溶液的质子交换膜同一侧照射；或者所述涂有催化剂溶液的质子交换膜的两侧分别被超声波和微波照射。

6.根据权利要求1所述的氢燃料电池催化剂层的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中分散好催化剂的高分子溶液中，所述催化剂与所述高分子溶液的重量之比为4:5～1:1。

7.根据权利要求1所述的氢燃料电池催化剂层的制备方法，其特征在于：

所述步骤S1中的超声波照射的频率为10KHz～20KHz，时间为5-10min；

所述步骤S2中的微波照射的频率为1.5GHz～5GHz，时间为2-15s。

8.根据权利要求1所述的氢燃料电池催化剂层的制备方法，其特征在于：所述超声波照射为超声波源发出的超声波，所述超声波源至步骤S1中含有催化剂的高分子溶液的距离为0.5-3cm；

所述微波照射为微波源发出的微波，所述微波源至步骤S1中催化剂溶液的距离为15-20cm。

9.根据权利要求1所述的氢燃料电池催化剂层的制备方法，其特征在于：

所述步骤S4中的超声波照射的频率为10KHz～20KHz，质子交换膜被超声波覆盖的每一个区域的照射时间为5-10min；

所述步骤S4中的微波照射的频率为1.5GHz～5GHz，质子交换膜被微波覆盖的每一个区域的照射时间为2-10s。

10.根据权利要求1所述的氢燃料电池催化剂层的制备方法，其特征在于：

所述超声波照射为超声波源发出的超声波，所述超声波源至步骤S4中涂覆有催化剂溶液的质子交换膜的距离为0.5-3cm；

所述微波照射为微波源发出的微波，所述微波源至步骤S4中涂覆有催化剂溶液的质子交换膜的距离为15-20cm。

11.根据权利要求9所述的氢燃料电池催化剂层的制备方法，其特征在于：所述微波照射为间歇式照射，超声波对其所覆盖的区域的持续照射的过程中，微波对同一区域进行间歇式的照射，微波的照射方式为照射1-3s停5s，再照射1-3s停5s，以此累计的照射时间之和为质子交换膜被微波覆盖的区域的照射时间。

12.一种氢燃料电池催化剂层，其特征在于：所述氢燃料电池催化剂层为上述权利要求1-11任意一项所述的氢燃料电池催化剂层的制备方法制成的氢燃料电池催化剂层。

13.一种氢燃料电池，包括氢燃料电池催化剂层、隔膜、气体扩散层、双极板、端板；其特征在于：氢燃料电池催化剂层为上述权利要求12所述的氢燃料电池催化剂层的制备方法制成的氢燃料电池催化剂层。

14.一种氢燃料电池汽车，包括车体、控制组件、蓄电池、储氢系统和氢燃料电池，其特征在于：所述氢燃料电池为上述权利要求13所述的氢燃料电池。