[发明专利]可自支撑且具有梯度分布结构燃料电池催化层

权利要求书

1.可自支撑且具有梯度分布结构燃料电池催化层，其特征在于，该催化层可实现催化活性中心、质子通道和传质通道的梯度分布。

2.根据权利要求1所述的可自支撑且具有梯度分布结构燃料电池催化层，其特征在于，负载有催化活性中心的负载层中，采用的负载材料为碳纳米纤维、碳纳米管、碳纳米管阵列、炭黑、以及巴基纸、石墨烯、聚吡咯、无机膜、有机多孔材料膜、二氧化钛、碳化钨、聚碳酸酯或聚丙烯及其衍生物。

3.根据权利要求1所述的可自支撑且具有梯度分布结构燃料电池催化层，其特征在于，负载有催化活性中心的负载层中，采用的催化活性中心为铂、钯或金，或者铂、钯或金与其它金属的合金，或者其它活性成分，催化活性中心的担载量为0.01-1.50mg/cm²；所述的铂、钯或金与其它金属的合金包括铂-钴合金、铂-铁合金或铂-钯合金，所述的其它活性成分为Ir、Ir-V或Fe-Co-C材料等。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的可自支撑且具有梯度分布结构燃料电池催化层，其特征在于，所述的催化活性中心在负载材料上呈中心梯度分布，靠近质子交换膜处催化活性中心的丰度高于离开质子交换膜较远处。

5.根据权利要求1所述的可自支撑且具有梯度分布结构燃料电池催化层，其特征在于，负载有质子导体的负载层中，采用的负载材料为碳纳米纤维、碳纳米管、碳纳米管阵列、炭黑、以及巴基纸、石墨烯、聚吡咯、无机膜、有机多孔材料膜、二氧化钛、碳化钨、聚碳酸酯或聚丙烯及其衍生物。

6.根据权利要求1所述的可自支撑且具有梯度分布结构燃料电池催化层，其特征在于，负载有质子导体的负载层中，采用的质子导体的主要成分包括但不限于Nafion或PBI(polybenzimidazoles)其含量占负载层质量的0-50wt％，但不为0。

7.根据权利要求1所述的可自支撑且具有梯度分布结构燃料电池催化层，其特征在于，质子导体在负载材料上呈梯度分布，靠近质子交换膜处质子导体的丰度高于离开质子交换膜较远处，形成质子通道。

8.根据权利要求1所述的可自支撑且具有梯度分布结构燃料电池催化层，其特征在于，催化层上的传质通道呈梯度分布，靠近质子交换膜处孔隙率最少，随着向扩散层靠近，孔隙率逐渐增加。

9.根据权利要求1所述的可自支撑且具有梯度分布结构燃料电池催化层，其特征在于，所述的燃料电池催化层的厚度在0.1-150um之间。