[发明专利]一种燃料电池用膜电极及其制备方法与用途

权利要求书

1.一种燃料电池用膜电极，其特征在于，所述膜电极包括依次层叠设置的阴极气体扩散层、阴极微孔层、阴极催化层、质子交换膜、阳极催化层、阳极微孔层和阳极气体扩散层；

其中，所述阳极催化层和所述阴极催化层均包括催化剂、离聚物和聚四氟乙烯，所述阳极催化层中离聚物的质量占比与所述阴极催化层中离聚物的质量占比的差值为5～30％。

2.根据权利要求1所述的燃料电池用膜电极，其特征在于，所述阳极催化层中离聚物的质量占比与所述阴极催化层中离聚物的质量占比各自独立地为10～80％。

3.根据权利要求1或2所述的燃料电池用膜电极，其特征在于，所述阳极催化层中聚四氟乙烯的质量占比与所述阴极催化层中聚四氟乙烯的质量占比各自独立地为0.5～20％。

4.根据权利要求1-3任一项所述的燃料电池用膜电极，其特征在于，所述质子交换膜为超薄型复合全氟磺酸膜；

优选地，所述超薄型复合全氟磺酸膜的厚度为6～12μm。

5.根据权利要求1-4任一项所述的燃料电池用膜电极，其特征在于，所述阳极微孔层和所述阴极微孔层均包括导电碳材料、疏水剂和热传导材料；

优选地，所述导电碳材料包括碳粉；优选地，所述疏水剂包括聚四氟乙烯、氟化乙丙烯、全氟聚醚、聚亚乙烯氟化物、全氟羟基或聚二甲基硅氧烷中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述热传导材料包括石墨烯和/或碳纳米管。

6.根据权利要求5所述的燃料电池用膜电极，其特征在于，所述阳极微孔层中导电碳材料的质量占比与所述阴极微孔层中导电碳材料的质量占比各自独立地为10～80％；

优选地，所述阳极微孔层中热传导材料的质量占比与所述阴极微孔层中热传导材料的质量占比各自独立地为0.02～1％。

7.根据权利要求1-6任一项所述的燃料电池用膜电极，其特征在于，所述阳极扩散层和所述阴极扩散层中均包括导电碳材料与疏水剂。

8.根据权利要求1-7任一项所述的燃料电池用膜电极，其特征在于，所述膜电极包括依次层叠设置的阴极气体扩散层、阴极微孔层、阴极催化层、质子交换膜、阳极催化层、阳极微孔层和阳极气体扩散层；

其中，所述阳极催化层和所述阴极催化层均包括催化剂、离聚物和聚四氟乙烯，所述阳极催化层中离聚物的质量占比与所述阴极催化层中离聚物的质量占比各自独立地为10～80％，所述阳极催化层中聚四氟乙烯的质量占比与所述阴极催化层中聚四氟乙烯的质量占比各自独立地为0.5～20％，所述阳极催化层中离聚物的质量占比与所述阴极催化层中离聚物的质量占比的差值为5～30％；

所述质子交换膜为厚度为6～12μm的超薄型复合全氟磺酸膜；

所述阳极微孔层和所述阴极微孔层均包括导电碳材料、疏水剂和热传导材料，所述阳极微孔层中导电碳材料的质量占比与所述阴极微孔层中导电碳材料的质量占比各自独立地为10～80％，所述阳极微孔层中热传导材料的质量占比与所述阴极微孔层中热传导材料的质量占比各自独立地为0.02～1％；

所述阳极扩散层和所述阴极扩散层中均包括导电碳材料与疏水剂。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的燃料电池用膜电极的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：在质子交换膜的两侧分别制备阴极催化层以及阳极催化层，形成CCM结构，然后将带有微孔层的扩散层在CCM结构的两侧复合、封装，得到所述燃料电池用膜电极。

10.一种燃料电池，其特征在于，所述燃料电池包括如权利要求1-8任一项所述的燃料电池用膜电极。