[发明专利]一种长寿命膜电极的制备工艺

说明书

本发明涉及一种长寿命膜电极的制备工艺，包括以下步骤：制备阴极催化剂Ptsubgt;2/subgt;CuNi/W‑SnOsubgt;2/subgt;和阳极催化剂Pt/Tisubgt;4/subgt;Osubgt;7/subgt;；制备阴极浆料和阳极浆料；对得到的阴极浆料和阳极浆料进行分散处理；采用阴极浆料对阴极进行涂布，得2CCM；将2CCM采用阳极浆料进行阳极涂布，得3CCM；将3CCM进行四层边框压合处理，得5CCM；将5CCM进行气体扩散层的压合处理，得7CCM；本发明通过采用耐高电位腐蚀材料W‑SnOsubgt;2/subgt;和Tisubgt;4/subgt;Osubgt;7/subgt;来分别作为阴极和阳极的载体，并采用Ptsubgt;2/subgt;CuNi作为高性能的阴极活性组分，规避了传统Pt/C寿命不长的缺点。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，具体地，涉及一种长寿命膜电极的制备工艺。

背景技术

燃料电池，由于具有燃料利用率高、无污染、容量可根据需要而定等等多种优势，受到了各方面的极大关注。而其中的质子交换膜燃料电池可在室温快速启动，并可按负载要求快速改变输出功率，是电动车的动力源和各种可移动电源的最佳候选者。而质子交换膜燃料电池中的膜电极承担其中的多相物质传输，通过电化学反应，将燃料的化学能转换成电能。膜电极由质子交换膜、膜两侧的催化层、催化层外侧的气体扩散层和边框。

铂碳(Pt/C)是制备催化层常用催化剂。其中铂(Pt)是活性组分，碳(C)是载体。第一点，导电碳黑具有高比表面积、高电子传导性。第二点，铂对氢气氧化反应(HOR)具有极高的催化效率，反应动力学非常迅速。第三点，在单活性组分中，铂对氧气还原反应(ORR)的催化活性最高。故，Pt/C既可以作为阳极催化剂，又可以作为阴极催化剂。

但是在燃料电池运行过程中，膜电极阳极侧和阴极侧的导电碳黑都会面临高电位腐蚀，引起Pt的脱落，造成两侧催化剂的逐渐失效。其次ORR的反应动力学非常缓慢，即使采用Pt作为活性组分，其Pt载量仍然≥0.4mg/cm²。现阶段的“非铂催化剂”活性太低，不适合商业化使用。而铂资源在世界上储量稀少，价格昂贵。为降低Pt的使用量，同时提高对ORR的催化活性，本发明提供一种长寿命膜电极的制备工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种长寿命膜电极的制备工艺，以解决现有技术中阴极催化剂和阳极催化剂寿命不高；传统的分散方式无法分散高固含量浆料；阴极涂层易开裂；阳极涂布难度大；边框压合和气体扩散层压合只能人工目视对位；四层边框和气体扩散层的非自动化贴合的技术问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种长寿命膜电极的制备工艺，包括以下步骤：

S1，制备阴极催化剂Pt₂CuNi/W-SnO₂和阳极催化剂Pt/Ti₄O₇；

S2，制备阴极催化剂Pt₂CuNi/W-SnO₂浆料和阳极催化剂Pt/Ti₄O₇浆料；

S3，对得到的阴极催化剂Pt₂CuNi/W-SnO₂浆料和阳极催化剂Pt/Ti₄O₇浆料进行分散处理；

S4，采用阴极催化剂Pt₂CuNi/W-SnO₂浆料对阴极进行涂布，得2CCM；

S5，将得到的2CCM采用阳极催化剂Pt/Ti₄O₇浆料进行阳极涂布，得3CCM；

S6，将得到的3CCM进行四层边框压合处理，得5CCM；