[发明专利]一种阳极催化剂构筑的免增湿膜电极及其制备方法

权利要求书

1.一种阳极催化剂构筑的免增湿膜电极，其特征在于：包括质子交换膜，所述质子交换膜的两侧面分别涂有阴极催化层和Pt的载量为0.05～0.2mg/cm²的阳极催化层，其中，所述阳极催化层包括Pt/RuO₂-SiO₂/C复合催化剂，所述Pt/RuO₂-SiO₂/C复合催化剂中Pt的含量为10～20wt％，RuO₂的含量为0.5～6wt％。

2.根据权利要求1所述的阳极催化剂构筑的免增湿膜电极，其特征在于：所述阳极催化层包括Pt/RuO₂-SiO₂/C复合催化剂，所述Pt/RuO₂-SiO₂/C复合催化剂中Pt的含量为20wt％，RuO₂的含量为3wt％。

3.根据权利要求1所述的阳极催化剂构筑的免增湿膜电极，其特征在于：所述阴极催化层中Pt的载量为0.1～0.3mg/cm²，所述阴极催化层包括Pt/C催化剂，所述Pt/C催化剂为40wt％Pt/C催化剂。

4.根据权利要求1所述的阳极催化剂构筑的免增湿膜电极，其特征在于：所述Pt/RuO₂-SiO₂/C阳极催化剂构筑的免增湿膜电极还包括位于所述质子交换膜的两侧的气体扩散层。

5.根据权利要求4所述的阳极催化剂构筑的免增湿膜电极，其特征在于：所述气体扩散层为采用碳纸或碳布经过疏水处理后涂覆碳粉再经过高温焙烧而制得。

6.一种如权利要求1～5任一项所述的阳极催化剂构筑的免增湿膜电极的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

S10、制备Pt含量为10～20wt％，RuO₂含量为0.5～6wt％的Pt/RuO₂-SiO₂/C复合催化剂；

S20、取质子交换膜，先置于双氧水中于80±5℃下处理45～75min，经蒸馏水洗涤后；再在硫酸溶液中于80±5℃下处理45～75min后，再次经蒸馏水洗涤，将洗涤后的质子交换膜置于制备膜电极的固定框架上固定；

S30、将所述步骤S10制得的Pt/RuO₂-SiO₂/C复合催化剂、5wt％的全氟磺酸树脂溶液、异丙醇按质量比为10：1-6：100-3000混合均匀后，涂覆在步骤S20处理后的质子交换膜上，再经热处理制备成膜电极的阳极催化层；

S40、将Pt/C催化剂、5wt％的全氟磺酸树脂溶液、异丙醇按10：1-6：100-3000的质量比混合均匀后，涂覆在所述步骤S30操作处理后的质子交换膜的另一侧，再经热处理制备成膜电极的阴极催化层；

S50、将已经处理好的气体扩散层分别压合在所述步骤S40处理后的质子交换膜的两侧，即制得Pt/RuO₂-SiO₂/C阳极催化剂构筑的免增湿膜电极。

7.根据权利要求6所述的阳极催化剂构筑的免增湿膜电极的制备方法，其特征在于：所述步骤S30中热处理是指在60～80℃下进行烘干处理。

8.根据权利要求6所述的阳极催化剂构筑的免增湿膜电极的制备方法，其特征在于：所述Pt/RuO₂-SiO₂/C复合催化剂中SiO₂的载量范围为3～8wt％。

9.根据权利要求6所述的阳极催化剂构筑的免增湿膜电极的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

S10、制备Pt含量为20wt％，RuO₂含量为3wt％，SiO₂含量为6％的Pt/RuO₂-SiO₂/C复合催化剂；

S20、取质子交换膜，先置于5％双氧水中于80℃下处理1h，经蒸馏水洗涤后，再在0.5mol/L的硫酸溶液中80℃下处理1h，再次经蒸馏水洗涤，将洗涤后的质子交换膜置于制备膜电极的固定框架上固定；

S30、将步骤S10制得的Pt/RuO₂-SiO₂/C复合催化剂、5wt％的全氟磺酸树脂溶液、异丙醇按质量比为10：1-6：100-3000混合均匀后，涂覆在步骤S20处理后的质子交换膜上，再经热处理制备成膜电极的阳极催化层；

S40、将40wt％Pt/C催化剂、5wt％的全氟磺酸树脂溶液、异丙醇按10:1～6:100～3000的质量比混合均匀后，涂覆在步骤S30操作处理后的质子交换膜的另一侧，再经热处理制备成膜电极的阴极催化层；

S50、将已经处理好的气体扩散层分别压合在所述步骤S40处理后的质子交换膜的两侧，即制得Pt/RuO₂-SiO₂/C阳极催化剂构筑的免增湿膜电极。