一种燃料电池用膜电极及制备方法与流程

技术特征：
1.一种燃料电池用膜电极，包括质子交换膜及位于质子交换膜两侧的阴极催化层与阳极催化层，其特征在于，所述阴极催化层含有金属丝网，所述金属丝网附有底膜，催化剂覆在金属丝网上。2.如权利要求1所述的燃料电池用膜电极，其特征在于，所述金属丝网为不锈钢丝网或金属钛丝网。3.如权利要求2所述的燃料电池用膜电极，其特征在于，所述金属丝网丝径尺寸为10-30μm，孔径尺寸为10-33μm。4.如权利要求1所述的燃料电池用膜电极，其特征在于，所述底膜为ptfe膜，厚度为0.1-1mm。5.如权利要求1所述的燃料电池用膜电极，其特征在于，所述阴极与阳极催化层分别包括催化剂和离子交换树脂，所述催化剂为三元铂合金催化剂，所述催化剂和离子交换树脂的质量比为1-10∶1；所述离子交换树脂为杜邦d520、杜邦d2020、苏威d83和d79中的一种。6.如权利要求5所述的燃料电池用膜电极，其特征在于，所述催化剂为铂碳催化剂或铂钴碳催化剂，所述催化剂的铂质量含量为40％-60％；所述阴极催化层的铂载量为0.1-0.35mg/cm2，阳极催化层的铂载量为0.04-0.06mg/cm2。7.如权利要求1-6任一所述燃料电池用膜电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将有机溶剂和离子交换树脂混合后，加入催化剂，得到阴极催化剂浆料与阳极催化剂浆料；(2)将步骤(1)中得到的阴极催化剂浆料先涂覆在附有底膜的金属丝网上，再热转印到质子交换膜的一侧；阳极催化剂浆料涂覆在质子交换膜的另一侧，即得到燃料电池用膜电极；其中，步骤(1)中的有机溶剂为乙醇、正丙醇、异丙醇和正丁醇中的至少一种，催化剂为三元铂合金催化剂。8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)的具体步骤为：(i)将有机溶剂、水和离子交换树脂混合均匀得到混合溶液；(ii)将(i)中的混合溶液与催化剂混合均匀得到阴极与阳极催化剂浆料；其中，步骤(i)中有机溶剂和水的质量比为1∶0.1-5，步骤(ii)中混合后的溶液固含量为0.5％-5％。9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，阴极与阳极催化剂浆料的颗粒粒径为0.5-50μm；所述三元铂合金催化剂为tkk品牌的tec10e40e、tec10e60tpm或tec10e50e，且铂质量含量为50％。10.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中涂覆的处理条件为：加热板75-90℃，浆料喷涂流量0.5-7.2ml/min，喷嘴高度20-50mm，喷嘴移动速度80-500mm/min，喷涂间隔5-10mm进行喷涂作业，相邻喷涂轨迹设置5％-15％重叠，喷涂方向与双极板气体流动方向垂直，热转印的处理条件为：采用热压机将两侧贴有扩散层的膜电极放入平行度3丝的压板之间，在100-150℃条件下热压30-240s。

技术总结
本发明公开了一种燃料电池用膜电极及制备方法。包括质子交换膜及位于质子交换膜两侧的阴极与阳极催化层，所述阴极催化层含有金属丝网，所述金属丝网附有底膜，催化剂覆在金属丝网上。本发明的膜电极中的阴极催化层当中附有一层金属丝网可以提高整个膜电极的强度，可以适应更高应力的制备与使用环境。同时，可以提升催化层的电导率从而降低电极内阻，提升电功率。本发明的制备方法将阴极催化层浆料超声喷涂到金属丝网上，然后热转印到质子交换膜，可以对不同粒径催化剂进行筛选制备成有梯度结构的催化层，让催化剂得到更大效率化的利用，提升了整个电极的功率密度。本发明制备工艺成熟，适合批量化生产，降低了每千瓦膜电极的成本。的成本。的成本。


技术研发人员：沈新龙 曹寅亮 王胜平 高璐璐 杨光华 李伯球
受保护的技术使用者：浙江天能氢能源科技有限公司
技术研发日：2022.08.24
技术公布日：2022/12/5