[发明专利]一种基于牺牲模板法构建直接甲醇燃料电池纳米多孔结构膜电极的方法

摘要

本发明涉及电池制备领域，特别涉及一种基于牺牲模板法构建直接甲醇燃料电池纳米多孔结构膜电极的方法。本发明提供一种多孔膜电极的制备方法，包括如下步骤：将含MgO或ZnO纳米材料的碳粉浆液涂覆到支撑层上制成阴、阳极微孔层；将含MgO或ZnO纳米材料的催化剂浆液涂覆到微孔层上制备阴、阳极催化层；再将制备的阴、阳电极与Nafion膜热压成型形成MEA，充分酸溶、洗涤后得到纳米多孔结构膜电极。本发明利用MgO或ZnO等易溶于酸的纳米材料作为牺牲模板构建了直接甲醇燃料电池纳米多孔结构膜电极，其内部纳米微孔的大小形貌可通过氧化物模板的大小形貌进行调控；该方法简单易行，并且能使膜电极的电化学性能和稳定性得到明显提高。

主权项

一种基于牺牲模板法构建直接甲醇燃料电池纳米多孔结构膜电极的方法，包括如下步骤：（1）将碳粉和聚四氟乙烯乳液分散于异丙醇水溶液中，分散得到均匀粘稠的阳极碳粉浆液和阴极碳粉浆液；（2）将步骤（1）所得阳极碳粉浆液和阴极碳粉浆液分别逐层均匀涂覆到支撑层上，分别制成阳极微孔层和阴极微孔层；（3）将步骤（2）所得阳极微孔层和阴极微孔层进行烧结，使PTFE熔融并均匀分布；（4）将贵金属Pt基阳极催化剂、Nafion溶液加入到异丙醇水溶液中，超声搅拌后形成阳极催化剂浆液；将贵金属Pt基阴极催化剂、Nafion溶液加入到异丙醇水溶液中，超声搅拌后形成阴极催化剂浆液；所述步骤（1）所得阳极碳粉浆液和/或步骤（4）所得阳极催化剂浆液中还加入MgO或ZnO纳米材料；（5）将步骤（4）获得的阳极和阴极催化剂浆液分别均匀涂布到步骤（3）制得的阳极微孔层和阴极微孔层表面，制成阳电极和阴电极，将阳电极和阴电极进行加热处理，冷却取出；将获得的阴、阳电极与Nafion膜一起热压成型，形成三合一膜电极集合体；或者，将步骤（4）获得的阳极和阴极催化剂浆液分别均匀喷涂到Nafion膜两侧，形成催化剂涂覆的Nafion膜CCM，再将CCM加热以除去溶剂，将所得CCM与步骤（3）形成的阴、阳极微孔层一起热压成型，形成三合一膜电极集合体；（6）将步骤（5）得到的MEA在硫酸溶液中浸泡，将浸泡后获得的MEA充分洗涤，直到Mg2+、Zn2+离子完全洗出，即可形成纳米多孔的MEA电极结构。