一种质子交换膜燃料电池催化层的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种质子交换膜燃料电池催化层的制备方法，该方法采用丝网印刷方法在导电基体上制备催化层，其步骤包括：步骤1.在导电基体上设置丝网印刷网板，采用催化剂浆料，透过丝网印刷网板在导电基体上印刷一层催化层；步骤2.通过加热将催化层中的溶剂除去。通过本发明的方法，得到的纯金属催化剂浆料，黏度与丝网印刷商业化的浆料相当；能够实现电极丝网印刷，电化学性能极大提高，并且电极的均一性提高，适应于批量化生产。
【专利说明】一种质子交换膜燃料电池催化层的制备方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及燃料电池，具体地，涉及一种用于燃料电池催化层的制备方法。
【背景技术】
[0002]膜电极(MEA)是燃料电池的关键组件，是决定电池性能的关键因素。膜电极上的催化剂涂层，是由催化剂分散到溶液中形成催化剂浆料，再通过各种方法涂敷到膜或碳纸上形成的。
[0003]在氢氧质子交换膜燃料电池中，为了保证电极耐久性，阴极催化剂通常采用纯Pt金属催化剂。不同于碳载钼催化剂密度低，易分散，Pt黑由于金属密度大，配置浆料时容易出现沉降、分层。这些因素都会导致催化剂浆料的不稳定，不利于催化层的制备，同时电极性能也不理想。
[0004]目前Pt/C催化剂多采用喷涂的方式。喷涂浆料为了达到雾化的效果，一般要求黏度低，分散均匀；由于Pt黑难以配制成均匀的浆料，喷涂会出现难雾化，无法制成均匀的涂层。目前Pt黑涂敷采用手涂等传统工艺，均一性差，电极性能不佳。
[0005]根据Stocks定律:νβ = r ?-Ρ: 5 (其中表示沉降速率，D表示颗粒粒径，P s
【权利要求】
1.一种质子交换膜燃料电池催化层的制备方法，其特征在于，该方法采用丝网印刷方法在导电基体上制备催化层，其步骤包括:步骤1，在导电基体上设置丝网印刷网板，采用催化剂浆料，透过丝网印刷网板在导电基体上印刷一层催化层；步骤2，通过加热将催化层中的溶剂除去。
2.如权利要求1所述的质子交换膜燃料电池催化层的制备方法，其特征在于，所述催化剂浆料包括催化剂、质子导电聚合物、增稠剂、溶剂；所述催化剂浆料的固含量为20%-40%，黏度为1000-5000cp ;所述的催化剂为密度大的非载体金属催化剂，所述增稠剂为纤维素类型，用量为0.01-5%，上述均是以重量百分数计。
3.如权利要求2所述的质子交换膜燃料电池催化层的制备方法，其特征在于，所述催化剂为Pt、Ru、Rh、Ir、IrO2中任意一种或几种合金的固体催化剂。
4.如权利要求2所述的质子交换膜燃料电池催化层的制备方法，其特征在于，所述增稠剂为羧甲基纤维素钠、羧甲基2-羧乙基纤维素钠、羟乙基纤维素、甲基纤维素、2-羟丙基甲基纤维素、2-羟乙基甲基纤维素、2-羟丁基甲基纤维素、2-羟乙基乙基纤维素及羟丙基纤维素中的任意一种或任意两种以上的混合物。
5.如权利要求1所述的质子交换膜燃料电池催化层的制备方法，其特征在于，所述溶剂为水、乙二醇、丙二醇、异丙醇中的任意一种或几种。
6.如权利要求1所述的质子交换膜燃料电池催化层的制备方法，其特征在于，所述导电基体为碳纸或碳布。
7.如权利要求1所述的质子交换膜燃料电池催化层的制备方法，其特征在于，所述丝网印刷网板的网孔为50-200目，丝网为采用尼龙或聚酯材料，感光胶厚度为5-50um。
8.如权利要求1所述的质子交换膜燃料电池催化层的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，加热温度为60-150°C，时间为l-30min。
【文档编号】H01M4/88GK103500839SQ201310436528
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年9月24日 优先权日:2013年9月24日
【发明者】王丽娜, 张伟, 刘向, 王涛 申请人:上海空间电源研究所