催化剂利用率低、制备工艺能耗大，所以本发明将两种工艺相结合来克服每种工艺单独制备膜电极所产生的问题。
[0009]技术方案:为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0010]一种质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法，将丝网印刷工艺和超声喷涂工艺两种膜电极的制备工艺相结合，首先采用丝网印刷工艺将电催化剂浆液I转印到质子交换膜上，形成薄层电极；再采用超声喷涂工艺将电催化剂浆液II直接喷涂到薄层电极上，形成催化剂涂层膜，再将催化剂涂层膜进行封边，然后将与催化层等面积的商用的扩散层放在催化层两侧，制成具有梯度式网络结构催化层的膜电极；
[0011]所述丝网印刷工艺是采用丝网印刷机将预先配制的含有催化剂的电催化剂浆液I丝网印刷到转印介质上，制备成转印贴花，再将转印贴花上由电催化剂浆液I形成的催化剂层I通过热压机热压方式转印到质子交换膜上，撕掉转印介质，形成薄层电极，薄层电极的厚度为3?10 μ m ;
[0012]所述超声喷涂工艺是采用超声喷涂仪直接喷涂，将薄层电极铺在真空吸盘上，再将预先配制的电催化剂浆液II直接喷涂到薄层电极上，在薄层电极上形成催化剂层II，形成催化剂涂层膜CCM。
[0013]进一步的，所述电催化剂浆液I的配制方法是:将催化剂、稳定剂、稀释剂、增稠剂、粘结剂、助溶剂按照质量比为1:2?5:4?15:0.5?2:10?30:0.5?2混合，控制固含量在6.5?7.5%之间，动力粘度值为30mPa.s?55mPa.s，其中粘结剂中的离子交换树脂占电催化剂浆液I干重的35?60%，然后使用超声振荡及剪切乳化使浆液混合均匀。
[0014]优选的，所述热压机热压的参数为温度115°C?140°C、压力130kg/cm2?200kg/cm2、热压时间为30s?5min。
[0015]优选的，所述转印介质为聚四氟乙烯薄膜、铝箔、聚酰亚胺薄膜中的任意一种。
[0016]进一步的，所述电催化剂浆液II的配制方法是:将催化剂、稳定剂、稀释剂、粘结剂、助溶剂按照质量比为1:2?5:20?40:2.2?6.6:0.5?2混合；控制固含量在2?3.5%之间，动力粘度值为5mPa.s?15mPa.s，其中粘结剂中离子交换树脂占电催化剂浆液II干重的10?25%之间，然后使用超声振荡及剪切乳化使浆液混合均。
[0017]优选的所述电催化剂浆液I中的粘结剂含量高于电催化剂浆液II。
[0018]优选的，在直接喷涂时，温度保持为60°C?95°C，真空度为0.1atm?0.5atm。
[0019]进一步的，所述梯度式网络结构是由离子交换树脂与催化剂层I和催化剂层II所构成的三维网络结构，自质子交换膜由内而外设置的催化剂层I和催化剂层II呈梯度式网络结构。
[0020]进一步的，所述梯度式网格结构是催化剂层I到催化剂层II的电化学比表面积依次增大，表观特征是孔隙率由催化剂层I到催化剂层II依次增大；催化剂层I的催化剂和粘结剂形成的颗粒比催化剂层II形成的颗粒密集度高。
[0021]一种质子交换膜燃料电池膜电极，包括质子交换膜，所述质子交换膜的两侧均设置有催化剂层I，所述催化剂层I外侧均设置有催化剂层II。
[0022]有益效果:本发明提出的一种质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法，解决了丝网印刷工艺和超声喷涂工艺两种工艺单独制备时的不足问题；利用不同电催化剂浆液中粘结剂含量的不同制备出高性能、长寿命、多层次、梯度式网络结构的膜电极；
[0023]热压有效的增加了催化层与质子交换膜之间的结合力，进行热压后可以抵消热压时质子交换膜的厚度损失，减少催化层与质子交换膜的界面处产生的反应副产物过氧化氢基团对膜的攻击，进而延缓膜的降解速率，提高膜电极寿命，避免膜电极在经过长时间运行后的催化剂层离现象；
[0024]热压的优点在于使得催化层与质子交换膜的结合更加的牢固减少层离现象提高寿命，当温度达到离子交换树脂的玻璃化转变温度时处于熔融状态的离子交换树脂会进入催化剂的孔隙当中增加传质，并且熔融的离子交换树脂会和质子交换膜键合形成共价键，相比传统喷涂工艺中催化剂简单的堆积模式下形成的范德华力结合力要强，热压后的膜电极不会出现层离现象；
[0025]本专利采用的较高的离子交换树脂含量的电催化剂浆液I用于薄层电极中，根据相似相容原理，将会进一步增加丝网印刷工艺制备的催化层与离子交换膜的结合力，此外在相同催化剂载量下薄层电极降低催化层的厚度可以减少质子传输的距离，提高膜电极性能；本专利制备的薄层电极也为后续超声喷涂工艺的电催化剂楽液II担载起到一个过渡的作用；
[0026]结合丝网印刷工艺和超声喷涂工艺，催化层中涉及的多层之间的孔隙不同而导致孔隙结构呈现梯度式分布，将梯度式网络分布结构引入催化层中增加催化层活性面积，降低氧还原反应的过电位。
[0027]此外，由于薄层电极中催化层致密的结构和超声喷涂疏松的三维网络结构，导致前者界面电阻率低于后者，而在确保催化层有效面积时引用薄层电极面积大于喷涂面积，由此组装电池时双极板与薄层电极接触的部分可以更好的帮助电子传导；从微观角度看，这种层层递进式的网络结构能够更好的解决反应物的发生、生成物的排放、电子的转移以及质子的传递等等影响膜电极性能的主要问题。
【附图说明】
[0028]图1是本发明的工艺流程图；
[0029]图2是本发明膜电极的内部结构示意图；
[0030]图3是本发明催化层I的表面形貌；
[0031]图4是本发明催化层II的表面形貌；
[0032]图5是本发明实施例1、对比例I和对比例2的IV性能曲线图；
[0033]其中:1_质子交换膜，2-催化层I，3_催化层II，4-薄层电极，5-催化剂涂层膜CCM0
【具体实施方式】
[0034]下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。
[0035]一种质子交换膜燃料电池膜电极，包括质子交换膜1，所述质子交换膜I的两侧均设置有催化剂层I 2，所述催化剂层I 2外侧均设置有催化剂层II 3。
[0036]一种质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法，将电催化剂浆液I采用丝网印刷工艺间接的担载在质子交换膜I的两侧，制备成薄层电极4 ;然后将电催化剂浆液II采用超声喷涂工艺喷涂在薄层电极4的外侧，使电催化剂楽液II直接担载在薄层电极4的外侧上，制成催化剂涂层膜CCM5。
[0037]实施例1
[0038]一种质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法，包括以下步骤，
[0039]步骤一、制备电催化剂浆液I
[0040]称取60% Pt/C催化剂，依次加入催化剂、稳定剂水、浆液稀释剂乙醇与异丙醇的混合溶剂(1:1)、增稠剂乙二醇、粘结剂5%离子交换树脂溶液、助溶剂二甲基亚砜，以上六种成分的质量比为固定在1:2:6.8:0.5:20:0.5，其中离子交换树脂占电催化剂浆液I干重的50%，调整其他组分计量比，固含量保持在6.5%，混合后超声搅拌60分钟，然后放入乳化机，在13000r/min下乳化30分钟，动力粘度值为55mPa.s，密封，10°C下保存；
[0041 ] 步骤二、制备丝网印刷工艺制备薄层电极
[0042]A.调整好丝网印刷设备，将具有6*6cm2有效丝网尺寸的网框固定好，调好网框表面的水平度，丝网采用不锈钢网，网目为200目。
[0043]B.将6*6cm2的转印介质聚酰亚胺薄膜放置于印刷平台的真空吸台上，调整转印介质跟丝网的有效面积相一致，即丝网的有效面积和转印介质相重叠。
[0044]C.将网框下放到印刷平台上，接着将适量浆液滴于有效丝网面积一边的刮刀前端，将刮刀下放到网框表面，将电催化剂浆液I在丝网表面刷4次。
[0045]D.刷完4次后，称重、干燥。重复步骤C，即可获得所需担载量的催化剂层，阳极贵金属载量0.1 ± 0.0 lmg/Cm2，阴极贵金属载量0.2 ± 0.0 lmg/cm2。
[0046]E.将刷涂完毕的转印贴花放于烘箱中60°C干燥12小时；
[0047]F.将上述制备好的转印贴花取出(阳极贵金属载量0.1±0.01mg/cm2，阴极贵金属载量0.2±0.0 lmg/cm2)，然后将转印贴花与质子交换膜的中心位置对齐，用镜面板夹住，送入热