[发明专利]一种气体扩散电极及其制备和应用

权利要求书

1.一种气体扩散电极的制备方法，包括气体扩散层和催化层，其特征在于：

所述气体扩散层由支撑层和微孔层组成，所述催化层由导电高分子纳米棒及其上附着的催化剂构成；所述微孔层包括碳粉和粘结剂；所述催化层中的导电高分子纳米棒原位垂直生长于所述微孔层的碳粉颗粒表面，微观上形成海胆状结构；所述催化剂附着于导电高分子纳米棒表面；

包括以下制备步骤，

（a）气体扩散层的制备

将Vulcan XC-72 碳粉、乙炔黑碳粉、BP2000碳粉中的一种或两种以上与PTFE 和/或Nafion混合后通过刮涂、刷涂、喷涂或丝网印刷的方法制备至碳纸或碳布表面；

（b）导电高分子纳米棒的制备

气体扩散层的微孔层表面置于苯胺或苯胺衍生物、吡咯或吡咯衍生物、噻吩或噻吩衍生物中的一种或二种以上的溶液中进行化学聚合反应，于气体扩散层的微孔层表面原位化学聚合得到导电高分子纳米棒；

（c）催化层的制备

以（b）中导电高分子纳米棒为基底，在其上原位分散催化剂。

2.如权利要求1所述气体扩散电极的制备方法，其特征在于：

所述导电高分子纳米棒长度为50-400nm；直径为20-80nm。

3.如权利要求1所述气体扩散电极的制备方法，其特征在于：

所述导电高分子为聚苯胺或聚苯胺衍生物、聚吡咯或聚吡咯衍生物、聚噻吩或聚噻吩衍生物中的一种或二种以上。

4.如权利要求1所述气体扩散电极的制备方法，其特征在于：

所述催化层中的导电高分子纳米棒原位垂直生长于所述微孔层的碳粉颗粒表面，即微孔层中球形碳粉颗粒表面分散出导电高分子纳米棒，纳米棒的生长方向与其所生长处的碳粉颗粒表面相垂直。

5.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

步骤（b）所述溶液中苯胺或苯胺衍生物、吡咯或吡咯衍生物、噻吩或噻吩衍生物中一种或两种以上的浓度总和为1mmol/L至100mmol/L；

步骤（b）所述溶液中添加有掺杂剂，所用掺杂剂为盐酸，硫酸，高氯酸，磷酸，对甲苯磺酸，萘磺酸中的一种；溶液中掺杂剂的浓度为0.1mol/L至2mol/L；

步骤（b）所述溶液中添加有氧化剂，所用氧化剂为过硫酸铵，氯化铁，过氧化氢，碘酸钾，重铬酸钾中的一种，溶液中氧化剂的浓度为0.5 mmol/L至200 mmol/L：

步骤（b）所述溶液中溶剂为水，乙腈，氯仿，丙酮或乙醇中的一种或两种以上的混合物。

6.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

步骤（b）中的化学聚合反应温度为-5℃至50℃；反应时间为1h至96h。

7.一种权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的制备方法制备的气体扩散电极组装成MEA后可用于质子交换膜燃料电池或碱性阴离子交换膜燃料电池。