[发明专利]一种直接甲醇燃料电池膜电极集合体的制备方法

摘要

本发明提供了一种高性能直接甲醇燃料电池膜电极集合体的制备方法。将贵金属催化剂加入到异丙醇和水的混合溶液中，然后加入Nafion溶液，控制溶液中异丙醇和水的比例和溶液的温度，超声处理后，冷冻混合浆液成固体，然后进行冷冻干燥处理，即可得到干燥的催化剂与Nafion树脂的混合物。采用模板法，将上述干的催化剂混合物直接干压在气体扩散电极或者质子传输膜上，然后热压制备成膜电极集合体。根据直接甲醇方式燃料电池，对膜电极的测试结果表明，该膜电极的性能略高于CCM方法以及GDL传统方法制备的膜电极集合体。此方法方便、高效、易于操作，且成本低廉，可满足直接甲醇燃料电池等领域的开发和利用，具有一定的实际应用价值。

主权项

一种直接甲醇燃料电池膜电极集合体的制备方法，包括如下步骤：（1）将碳载贵金属催化剂加入到盛有去离子水与异丙醇的混合溶剂的干燥瓶中，其中，碳载贵金属催化剂为碳载贵金属阴极催化剂或碳载贵金属阳极催化剂；（2）在步骤（1）获得的体系中加入Nafion溶液，使Nafion溶液中Nafion树脂与碳载贵金属催化剂中碳载体的重量比为（0.3～1.4）：1，超声加热至60～80℃，超声后得到催化剂浆液；（3）将步骤（2）获得的催化剂浆液采用液氮冷冻，使催化剂浆液冷冻成固体；（4）将步骤（3）获得的固体在冷冻－抽真空的条件下冷冻干燥，获得冷冻干燥后的固体；（5）将盛有冷冻干燥后的固体的干燥瓶通入氮气后取出，得到干燥的催化剂与Nafion树脂的均匀粉末，所述干燥的催化剂与Nafion树脂的均匀粉末为干燥的阴极催化剂与Nafion树脂的均匀粉末或者干燥的阳极催化剂与Nafion树脂的均匀粉末；（6）将步骤（5）获得的干燥的阴极催化剂与Nafion树脂的均匀粉末和干燥的阳极催化剂与Nafion树脂的均匀粉末分别放到带有边框保护的Nafion膜上，并分别均匀分散，分别压实，去掉边框后得到干压的催化层膜；所述催化层膜，其中间为Nafion膜层，Nafion膜层的一侧为阴极催化层，另一侧为阳极催化层；（7）将气体扩散层分别放在干压的催化层膜的两侧，在130－145℃下且压力为75－115kg·cm‑2下热压3－5分钟，得到所述直接甲醇燃料电池膜电极集合体；或者，（6‑2）将步骤（5）获得的阴极催化剂与Nafion树脂的均匀粉末放到带有边框保护的气体扩散层上，均匀分散，压实，去掉边框后得到含阴极催化层的阴极扩散电极；将阳极催化剂与Nafion树脂的均匀粉末放到带有边框保护的气体扩散层上，均匀分散，压实，去掉边框后得到含阳极催化层的阳极扩散电极；（7‑2）将阴极扩散电极和阳极扩散电极分别放在Nafion膜的两侧，且气体扩散层远离Nafion膜，在130－145℃下且压力为75－115kg·cm‑2下热压3－5分钟，得到所述直接甲醇燃料电池膜电极集合体。