[发明专利]一种具有气体匀流结构的膜电极及其制备方法

摘要

本发明公开了一种具有气体匀流结构的膜电极及其制备方法。该方法为对导电载体材料进行清洁和亲水处理，烘干；负载气体扩散层原材料，烘干，烧结，形成气体扩散层；在气体扩散层上涂覆气体匀流层，烧结；涂覆催化层，烘干，得到电极；将两片电极之间夹一层离子交换膜，热压成具有气体匀流结构的膜电极。该种新型结构在膜电极的气体扩散层与催化剂层中间加入了气体匀流层结构，匀流层具有多孔、气体通道多而且均匀等特点，为反应气体的传送提供了传输通道，并为反应气体与催化剂提供反应场所，减少了膜电极普遍存在的催化剂催化性能损失以及质量传输损失，解决了现有技术制备的膜电极内部反应物通道不均匀、反应气体与催化剂接触面积小的问题。

主权项

一种具有气体匀流结构的膜电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）对导电载体材料进行清洁和亲水处理，然后烘干；（2）在经步骤（1）处理的载体材料表面负载气体扩散层原材料；（3）将负载气体扩散层原材料的载体材料烘干，然后在高温烧结炉中烧结，形成气体扩散层；（4）在气体扩散层上涂覆气体匀流层，然后在高温烧结炉中烧结；所述的气体匀流层是由三维多级孔掺氮类石墨烯与聚四氟乙烯悬浮液混合后涂覆在扩散层上面而成；所述三维多级孔掺氮类石墨烯与聚四氟乙烯的质量比例为50~70: 50~30；高温烧结炉中烧结的温度为200‑400 ℃；（5）在气体匀流层表面涂覆催化层，然后在真空干燥箱中烘干，得到电极；所述的在气体匀流层表面涂覆催化层为全通透框架结构的催化材料，所述催化材料的结构外径为5‑50纳米；催化层由全通透框架结构的铂催化材料、全氟磺酸离子交换悬浮液和醇组成；（6）将两片电极之间夹一层离子交换膜，热压成膜电极，即具有气体匀流结构的膜电极。