[发明专利]一种燃料电池膜电极的制备方法及其专用装置

权利要求书

1.一种燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）对Nafion-115膜进行前处理，备用；

2）阳极扩散层的制备：将要丝印整平层的疏水处理的碳纸放置于多孔碳纸上，打开真空泵，调整网版上的有效网眼对准疏水碳纸；用滴管将浆液滴于网眼一端刮刀前端，手动用刮刀将浆液在网眼表面刮涂多次，获得预设计的乙炔黑载量的扩散层；其中，浆液的组成为乙炔黑，60%PTFE乳液，乙醇和水，PTFE占浆液干重的10%-30%；将刷好整平层的碳纸置于干燥箱中40-60℃干燥1天，除去整平层中的溶剂，然后将其放于马弗炉中340±5℃焙烧30-60分钟；将制备好的阳极扩散层，置于真空干燥箱内备用；

3）阴极扩散层的制备：将要丝印整平层的疏水处理的碳纸放置于多孔碳纸上，打开真空泵，调整网版上的有效网眼对准疏水碳纸；用滴管将浆液滴于网眼一端刮刀前端，手动用刮刀将浆液在网眼表面刮涂多次，直至获得预设计的乙炔黑载量的扩散层；其中，浆液的组成为乙炔黑，60%PTFE乳液，乙醇和水，PTFE占浆液干重的40%-60%；将刷好整平层的碳纸置于干燥箱中40-60℃干燥1天，除去整平层中的溶剂，然后将其放于马弗炉中340±5℃焙烧30-60分钟；将制备好的阴极扩散层，置于真空干燥箱内备用；

4）膜电极的制备：包括催化剂涂层膜的制备以及后处理工艺。

2.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，步骤1）中，前处理操作为：先对Nafion 膜裁剪，然后用去离子水冲洗，再用去离子水在80℃搅拌处理1小时，冷却到室温后用H2O2溶液，80℃处理搅拌1小时，冷却到室温用去离子水冲洗，再用去离子水在80℃搅拌处理1小时，冷却到室温用去离子水冲洗，再用H2SO4 80℃搅拌处理1小时，冷却到室温用去离子水冲洗，再用去离子水在80℃搅拌处理1小时，再用去离子水冲洗两遍，冷却，储存在去离子水中备用。

3.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，步骤2）中，阳极整平层采用的碳纸为浸泡PTFE做疏水处理的TGP-H-060碳纸；疏水处理过程为：将固含量为60% PTFE原液稀释到2%-10%的PTFE溶液，用超声波充分震荡均匀，将碳纸放入上述PTFE溶液中，浸渍，用吹风机吹干，多次浸渍达到10%-30%的PTFE含量，将浸好的碳纸在马福炉中进行处理；处理条件为340±5℃处理30-60分钟。

4.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，步骤2）中，浆液的具体制备步骤为：先称取碳粉，然后加入水、乙醇，超声波振荡，并用玻璃棒搅拌，加入PTFE原液，再继续边搅拌边超声波震荡，乳化机8000r/min-15000r/min下乳化10-30分钟，直至获得具有粘度为20mPa·s-35mPa·s的浆液。

5.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，步骤3）中，阴极整平层采用的碳纸为单侧喷涂PTFE做疏水处理的TGP-H-060碳纸，其中整平层担载在喷有PTFE的一侧；疏水处理过程为：将60%PTFE稀释到2%-10%的PTFE溶液，用超声波充分震荡均匀，将上述稀释的PTFE溶液用喷枪均匀的喷涂于碳纸表面，然后用电吹风吹干，单面喷涂，多次操作达到10%-30%的PTFE含量，将喷涂好的碳纸置于马福炉中焙烧；温度为340±5℃，时间30-60分钟。

6.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，步骤3）中，浆液的具体制备步骤为：先称取碳粉，然后加入水、乙醇，超声波振荡，并用玻璃棒搅拌，加入PTFE原液，再继续边搅拌边超声波震荡，乳化机8000r/min-15000r/min下乳化10-30分钟，直至获得具有粘度为20mPa·s-35mPa·s的浆液。