[发明专利]一种高温膜电极及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种高温膜电极，其特征在于，包括依次复合的气体扩散层、钯膜层和催化层；

所述钯膜层具有多孔结构，材质为金属钯单质。

2.根据权利要求1所述的耐阳极欠气反应的高温膜电极，其特征在于，所述钯膜层的厚度为1～50微米；孔隙率为20～50％；

所述钯膜层中的金属钯单质的含量为0.5～20毫克每平方厘米。

所述钯膜层的厚度为5～10微米。

3.根据权利要求1所述的耐阳极欠气反应的高温膜电极，其特征在于，所述气体扩散层包括支撑层和微孔层；所述支撑层、微孔层、钯膜层依次复合；

所述支撑层选自碳纸或碳布；

所述支撑层的厚度为50～500微米；孔隙率为50～80％；

所述微孔层选自活性炭；

所述微孔层的厚度为5～50微米；孔隙率为60～90％。

4.根据权利要求1所述的耐阳极欠气反应的高温膜电极，其特征在于，所述催化层选自活性炭担载的贵金属催化剂；

所述贵金属选自铂或钌中的至少一种；

所述催化层中贵金属的含量为20～80wt％；

所述高温膜电极中的贵金属的负载量为0.5～1毫克每平方厘米。

5.根据权利要求1所述的耐阳极欠气反应的高温膜电极，其特征在于，所述催化层含有疏水剂；

所述疏水剂选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯或聚有机硅氧烷中的至少一种；

所述催化层中疏水剂的含量为10～30wt％。

6.一种权利要求1～5任意一项所述的高温膜电极的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：

(1)通过化学镀或电化学沉积的方法制备负载有钯膜层的气体扩散层；

(2)将含有催化剂和疏水剂的原料涂覆于钯膜层的表面，烘干，得到所述高温膜电极。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，(1)中，所述化学镀至少包括以下步骤：

将气体扩散层浸渍于含有金属钯的化学镀液中，反应I，烘干I，得到所述负载有钯膜层的气体扩散层；

所述化学镀液含有还原剂；

所述还原剂选自水合肼、硼氢化钠或抗坏血酸中的至少一种；

所述钯镀液中钯单质的含量为0.05～1摩尔每升；

所述还原剂的含量为0.1～3摩尔每升；

所述反应I的温度为25～60摄氏度；

所述反应I的时间为3～20分钟；

优选地，所述反应I的时间为5～10分钟；

所述浸渍和反应I的过程重复3～5次；

所述烘干I的温度为30～80摄氏度；

所述烘干I时间为2～4小时。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，(1)中，所述电化学沉积至少包括以下步骤：

将气体扩散层浸渍于电解液中，以饱和甘汞电极为参比电极，以铂电极为对电极，反应II，烘干II，得到所述负载有钯膜层的气体扩散层；

所述电解液包括钯源和PBS缓冲溶液；

所述钯源选自氯化钯、醋酸钯或四氯钯酸钠中的至少一种；

所述电解液中钯源的浓度为1～100mmol/L；

所述反应II为循环伏安扫描过程；

所述循环伏安扫描过程的电位范围相对于饱和甘汞电极为-0.2～0.6V；

所述循环伏安扫描过程的扫描速率为10～50mV/s；

所述反应II的时间为10～60分钟；

所述烘干II的温度为30～80摄氏度；

所述烘干II时间为2～4小时。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，(2)中，所述焙烧的温度为200至350摄氏度；

所述烘干的时间为15～90分钟；

所述烘干的气氛为氮气。

10.一种高温聚合物电解质膜燃料电池，其特征在于，含有权利要求1～5任意一项所述的耐阳极欠气反应的高温膜电极或权利要求1～5任意一项所述的制备方法制备的耐阳极欠气反应的高温膜电极；

所述高温聚合物电解质膜燃料电池的工作温度为150～200℃。