[发明专利]基于熔融质子导体电解质膜且催化层含质子导体的膜电极

权利要求书

1.一种燃料电池膜电极，其特征在于，包括催化剂涂覆膜和气体扩散层，所述气体扩散层放置在催化剂涂覆膜的两侧，所述催化剂涂覆膜包括聚苯并咪唑杂熔融质子导体电解质膜和催化层，所述催化层涂覆在所述聚苯并咪唑掺杂熔融质子导体电解质膜的两侧；

所述催化层为含磷酸的催化层、或者含磷酸与熔融质子导体的催化层。

2.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极，其特征在于，所述熔融质子导体为MH₅(PO₄)₂，其中，M为Cs或K。

3.一种根据权利要求1所述燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1、制备聚苯并咪唑掺杂熔融质子导体电解质膜；

步骤S2、在步骤S1制备的聚苯并咪唑掺杂熔融质子导体电解质膜的两侧涂覆催化剂浆料，烘干形成催化层，制得催化剂涂覆膜；

步骤S3、将气体扩散层放置在催化剂涂覆膜的两侧组装成燃料电池膜电极。

4.根据权利要求3所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述聚苯并咪唑掺杂熔融质子导体电解质膜的制备方法如下：

1)将熔融质子导体以高于其熔点0-30℃的温度熔化，使其转为熔融态质子导体；

2)将聚苯并咪唑膜在熔融态质子导体中浸泡，浸泡结束后将聚苯并咪唑膜取出，除去膜表面过量的质子导体，得到聚苯并咪唑掺杂熔融质子导体电解质膜。

5.根据权利要求3所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述催化剂浆料包括：含磷酸的催化剂浆料、或含磷酸与熔融质子导体的催化剂浆料。

6.根据权利要求5所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，所述含磷酸的催化剂浆料包括：催化剂、粘结剂、磷酸、去离子水、醇；

所述含磷酸的催化剂浆料制备方法为：将催化剂、粘结剂、磷酸、去离子水、醇按照质量比为1：0.01～0.1：0.1～1：1～10：5～50混合，超声搅拌得到含磷酸的催化剂浆料；其中粘结剂为聚四氟乙烯、聚苯并咪唑、聚偏二氟乙烯中的一种或多种；醇为乙醇、甲醇、异丙醇、正丙醇中的一种或多种；催化剂为碳载铂催化剂，其中铂与碳载体的质量比为1-9：9-1。

7.根据权利要求5所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，所述含磷酸与熔融质子导体的催化剂浆料包括：催化剂、粘结剂、磷酸与熔融质子导体、去离子；

所述含磷酸与熔融质子导体的催化剂浆料的制备方法为：将催化剂、粘结剂、磷酸与熔融质子导体、去离子水按照质量比为1：0.01～0.1：0.1～1：5～50混合，超声搅拌得到含磷酸与熔融质子导体的催化剂浆料；其中磷酸与熔融质子导体的质量比为1：1～10；所述粘结剂为聚四氟乙烯、聚苯并咪唑、聚偏二氟乙烯中的一种或多种；催化剂为碳载铂催化剂，其中铂与碳载体的质量比为1-9：9-1；所述熔融质子导体为MH₅(PO₄)₂，其中，M为Cs或K。

8.根据权利要求3所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述气体扩散层进行预处理，所述气体扩散层预处理过程为：在气体扩散层表面喷涂1-10mg/cm²的磷酸-乙醇溶液。

9.根据权利要求3所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述催化剂浆料的涂覆方式为喷涂、刮涂、狭缝挤出涂覆中的一种。

10.根据权利要求3所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，步骤S2中，烘干的条件为60-200℃干燥。