[发明专利]一种燃料电池催化层及其制备方法

权利要求书

1.一种燃料电池催化层，于电解质膜或气体扩散层表面附着有催化层，其特征在于：所述催化层由粘结剂复合催化剂制备而成；所述复合催化剂包括金属活性组分和粘结剂，所述粘结剂于复合催化剂中的质量含量不低于5％，且不高于40％；所述粘结剂的平均粒径为50-100nm。

2.如权利要求1所述燃料电池催化层，其特征在于：所述催化层的平均孔径为100-700nm；厚度为20-100um。

3.如权利要求1所述燃料电池催化层，其特征在于：所述催化层中复合催化剂的载量为0.5-3.0mg/cm²；所述催化层中同时存在亲液孔和憎液孔；所述亲液孔的孔隙率为30-40％；所述憎液孔的孔隙率为30-40％。

4.如权利要求1所述燃料电池催化层，其特征在于：所述复合催化剂中金属活性组分为Pt、Pt及Co、Pd、Ni、Fe、Ru、Au、Sn、Cu中的一种或两种以上混合；所述粘结剂为聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯中一种或两种以上的混合物。

5.如权利要求1所述燃料电池催化层，其特征在于：所述复合催化剂还包括碳载体，所述碳载体于所述复合催化剂中的质量含量为20％-80％。

6.一种权利要求1-5任一所述燃料电池催化层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，

(1)将复合电催化剂分散于醇/水混合溶液中，并使其分散均匀得催化剂分散液；

(2)于电解质膜或气体扩散层表面涂覆步骤(1)所得催化剂分散液，得以电解质膜或气体扩散层为基底的预制备的催化层；

(3)对步骤(3)所得催化层于惰性气氛下进行热处理，得电解质膜或气体扩散层为基底的催化层；

步骤(1)所述复合催化剂包括金属活性组分和粘结剂，所述粘结剂于复合催化剂中的质量含量不低于5％，且不高于40％；所述粘结剂的平均粒径为50-100nm，所述复合催化剂中可能还包括碳载体。

7.如权利要求6所述催化层的制备方法，其特征在于：步骤(1)中催化剂分散液中复合催化剂与溶剂的质量比为1:5-1:20。

8.如权利要求6所述催化层的制备方法，其特征在于：步骤(2)中预制备的催化层中催化剂的担载量为0.5-5mg/cm²；所述涂覆的方法为刷涂、喷涂、刮涂、丝网印刷、辊压中的一种。

9.如权利要求6所述催化层的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述惰性气氛为Ar、N₂、H₂中的一种或两种以上的混合气；所述热处理温度为250-350℃，热处理时间不小于10分钟。

10.一种由权利要求1-5任一所述催化层组装的膜电极，其特征在于：将气体扩散层与以电解质膜为基底的催化层层叠/压合后组成；或以气体扩散层为基底的催化层与电解质膜压合后组成。