专利名称：一种具有多孔吸附层的长寿命燃料电池膜电极及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种燃料电池膜电极及其制备方法，特别涉及一种具有多孔吸附层的 长寿命燃料电池膜电极及制备方法。该膜电极在保持电池性能不降低的条件下，具有较长 的使用寿命。
背景技术：
燃料电池具有较高能量转化效率及零排放等优点，因此被认为是未来理想的能量 转换装置及动力源。其中的质子交换膜燃料电池(PEMFC)由于具有低温起动性好，而且还 可应用氢作为能源，无疑更具有发展前景。近十几年来，燃料电池技术已得到较大发展，国 际上已相继推出了燃料电池汽车、移动式燃料电池电源、家用燃料电池发电站等，但离燃料 电池的产业还有较大的距离。这主要是因为燃料电池的生产成本较高，目前仍难以被市场 所接受；其次，燃料电池的寿命还远没有过关。这与美国能源部(DOE) 5000小时的目标相 比，现在的燃料电池寿命只有2000 3000小时。从目前研究的结果看，燃料电池寿命的主要影响因素是燃料电池工作中质子交换 膜发生降解，以及催化剂发生不可恢复性失活。研究表明，引起质子交换膜降解的主要原因 是相向渗透的氢、氧在载体表面发生两电子反应，该反应的中间过程有双氧水(H202)生成， 使质子交换树脂分子链的未端基团遭受双氧水自由基的攻击，导致膜发生分解。如果体系 中混入了金属离子(如二价铁离子)，形成Fenton反应试剂，则将会加速膜的降解。金属离 子可来源于金属双极板、歧管、端板或合金催化剂的溶蚀。催化剂的不可恢复性失活与质子 交换膜降解是同时发生的。研究表明，催化剂的失活主要是贵金属催化剂发生了溶解、扩散 和沉积或是迁移、团聚的结果。这将导致部分催化剂会向膜内迁移。如果在膜内迁移的催 化剂的量进一步累积，则电池就会有发生短路或气体的渗漏(crossover)的危险。为此，人们开展了提高燃料电池寿命的研究。目前，已在抗降解质子交换膜的研发 方面取得了一定进展。如杜邦公司已推出了具有一定抗化学降解能力的CS系列质子交换 膜，近年来又开发了具有较高尺寸稳定性的膜。但质子交换膜的降解问题仍然是阻碍提高 燃料电池寿命重要关键因素之一。
发明内容
本发明目的旨在提供一种具有多孔吸附层的长寿命燃料电池膜电极及制备方法。实现上述目的的技术方案是—种燃料电池膜电极，其特征在于，在催化剂层与质子交换膜之间附加了多孔吸 附层，所述的多孔吸附层由多孔硅质材料及质子交换树脂构成，其中所述的多孔硅质材料 是多孔硅酸岩矿物或材料，包括坡缕石-海泡石族矿物纤维、沸石分子筛、蒙脱石、硅藻土 和硅胶。其中，所述的坡缕石_海泡石族矿物纤维是坡缕石或海泡石。所述的沸石分子筛是天然沸石或人工合成沸石分子筛，其中天然沸石分子筛是丝光沸石或斜发沸石，人工合成沸石分子筛是3A型分子筛、4A型分子筛、5A型分子筛、10X型 分子筛、13X型分子筛、钠Y型分子筛或钙Y型分子筛。本发明所述的燃料电池膜电极(membrane electrode assembly，MEA)根据催化剂 层与其它组件的结合方式的不同划分两种，一种是将催化剂涂敷在气体扩散层表面制备的 气体扩散层电极(gas diffusion layer electrode,⑶E)而获得的膜电极，本发明称之为 ⑶E-MEA，另一种是将催化剂涂在质子交换膜两侧(catalyst coated membrane, CCM)获得 的膜电极，本发明称之为CCM-MEA。本发明所述的催化剂层与背景技术相同，主要由催化剂及质子交换树脂组成。其 中，催化剂又可分为负载型催化剂或无载体型催化剂，其活性成分主要是Pt或Pt合金，如 Johnson Matthey公司生产的Pt/C、PtRu/C或PtCo/Pt催化剂。其中，质子交换树脂与背 景技术相同，主要是全氟磺酸质子交换树脂，如Nafion 树脂或Flemion聚合物。本发明所述的质子交换膜与背景技术相同，主要是全氟磺酸质子交换膜，如 Nafion 膜，或部分氟化质子交换膜，如Ballard公司生产的BAM3G膜，以及非氟质子交换 膜，如Toyota等公司研制的碳氢质子交换膜。本发明所述的燃料电池膜电极的制备方法是将含有质子交换树脂的多孔材料料 浆涂敷在气体扩散层电极表面，然后将气体扩散层电极与质子交换膜热压，获得具有多孔 吸附层的长寿命燃料电池膜电极，即GDE-MEA ；或是将多孔材料涂敷在质子交换膜两侧或 一侧(作为阴极使用)，然后与气体扩散层热压获得燃料电池膜电极，即GDE-MEA ；或是将 多孔材料涂敷在质子交换膜两侧，再将含有催化剂及质子交换树脂的催化剂料浆涂敷在 多孔吸附层两侧获得燃料电池芯片，或称为CCM(catalySt coated membrane)，然后再将 气体扩散层与CCM进行冷热压或接触，获得具有多孔吸附层的长寿命燃料电池膜电极，即 CCM-MEA。具体制备过程为1、多孔材料料浆的制备，以多孔材料、质子交换树脂作为固体物，与醇水溶液按 1 5 30质量比充分混合，其中，多孔材料与质子交换树脂的质量比为5 1 1 1， 醇水溶液中醇所占百分比为0 100%，醇为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇中的任一种；2、多孔吸附剂层的制备，将多孔材料料浆涂敷在气体扩散层电极表面或是质子交 换膜两侧或一侧(作为阴极使用)，获得带有多孔硅质吸附层的气体扩散层电极或质子交 换膜，并在80-100°C条件下干燥12-24小时，多孔硅质吸附层的干态厚度小于或等于5 u m, 通常为0. 5 3iim ；3、气体扩散层的预处理气体扩散层(碳纸)经聚四氟乙烯疏水剂(PTFE)浸渍处理5 10分钟，并在 340-350 V下煅烧20-30分钟，聚四氟乙烯疏水剂的含量20wt % -30wt %，之后，再在其 中的一侧涂敷一层由聚四氟乙烯和导电碳黑组成的复合材料层，其中聚四氟乙烯含量为 20wt% -30wt%，经340-350°C下煅烧20-30分钟后成型，构成水管理层；5、气体扩散层电极(⑶E)的制备将燃料电池催化剂加入醇水溶液，并与全氟磺酸质子交换树脂充分分散，制备催 化剂料浆，然后涂敷于经步骤4处理的水管层表面，并在80-100°C下真空干燥，催化剂与全 氟磺酸质子交换树脂的质量比为2 1 4 1，醇水溶液中醇所占百分比与步骤1相同， 催化剂与醇水溶液的质量比为1 1 10;
6燃料电池芯片(CCM)的制备将燃料电池催化剂加入醇水溶液，并与全氟磺酸质子交换树脂充分分散，制备催 化剂料浆，然后涂敷于经步骤2获得带有多孔吸附层的质子交换膜两侧或一侧(作为阴极 使用)，经80-100°C下干燥后，获得燃料电池芯片，催化剂与全氟磺酸质子交换树脂的质量 比为2 1 4 1，醇水溶液中醇所占百分比与步骤1相同，催化剂与醇水溶液的质量比 为1 1 10 ；7、膜电极的制备将涂敷有多孔材料吸附层的气体扩散层电极与质子交换膜热压，获得具有多孔吸 附层的长寿命燃料电池膜电极(GDE-MEA)，或是将涂敷有多孔材料吸附剂层的质子交换膜 与两侧的气体扩散层电极热压(GDE-MEA)，获得具有多孔吸附层的长寿命燃料电池膜电极， 或是将步骤4制备的经预处理气体扩散层步骤6制备的制得燃料电池芯片进行热压或冷接 触，获得本具有多孔吸附层的长寿命燃料电池膜电极(CCM-NEA)。上述热压的压力、温度及 时间分别为1 4MPa、90-120°C及60 120秒。燃料电池性能测试将制备的膜电极与石墨集流板、镀金端板及聚四氟乙烯密 封圈等组件组装成单电池。单电池操作条件为氢/空，常压，阴、阳极均加湿，加湿度为 100%，工作温度为70°C。与背景技术不同，本发明在传统燃料电池的催化剂层与质子交换膜之间附加了多 孔硅质材料吸附层，其作用在于对向膜内迁移或扩散的贵金属(来源于催化剂的降解)及 贱金属(来源金属管道、金属双极板、端板或合金催化剂中的非贵金属成分的降解)粒子或 离子进行多层次吸附(即表面吸附、浅层吸附及深层吸附)或拦截，以达到阻止其向膜侧或 膜内迁移的目的，从而提高燃料电池膜电极寿命。
图1为本发明两侧具有吸附层的燃料电池膜电极结构示意中A为气体扩散层，B为涂敷在气体扩散层上的水管理层，C为催化剂层，D为 多孔材料吸附层，E为质子交换膜。图2为本发明阴极侧具有吸附层的燃料电池膜电极结构示意中A为气体扩散层，B为涂敷在气体扩散层上的水管理层，C为催化剂层，D为 多孔材料吸附层，E为质子交换膜。图3为分别经过10小时(A)和100小时⑶测试的燃料电池单电池性能，主要用 0. 2A/cm2电流密度下的电压值表示。图中横座标数字1 16代表实施例1 实施例16，17代表比较实施例1。图4为分别经过10小时和100小时测试的燃料电池单电池性能在0. 2A/cm2电流 密度下的电压差值图中横座标数字1 16代表实施例1 实施例16，17代表比较实施例1。
具体实施例方式下面通过实施例详述本发明。实施例1
具有多孔吸附层的长寿命燃料电池膜电极的制备，制备步骤为1、坡缕石料浆的制备取3g坡缕石和20ml 5wt%全氟磺酸质子交换树脂溶液(Naf ion ，杜邦公司生 产)，并与50ml 5%乙醇/去离子水溶液混合，高速搅拌1小时，并超声分散20分钟；2、坡缕石吸附层的制备将坡缕石料浆涂敷在气体扩散层电极表面，并在100°C下干燥10小时，干态涂层 的平均厚度约为4iim;3、气体扩散层的预处理气体扩散层(Toray碳纸)经聚四氟乙烯疏水剂(PTFE)浸渍处理10分钟，并在 350°C下煅烧30分钟，聚四氟乙烯疏水剂的含量30wt%，之后，再在其一侧涂敷一层由聚四 氟乙烯和导电碳黑(Vulcan XC-72)组成的复合材料层，其中聚四氟乙烯含量为20wt%，经 350°C下煅烧30分钟后成型，构成水管理层；4、气体扩散层电极的制备将lg 40wt% Pt/C催化剂(Johnson Matthey生产)分散于5ml 2%异丙醇/去 离子水溶液中，同时加入6ml 5wt%Nafion 树脂溶液(杜邦公司生产)，并在真空条件下 充分分散，制得催化剂料浆，将催化剂料涂于经过预处理的气体扩散层的一侧，100°C下真
空干燥；5、膜电极的制备将全氟磺酸质子交换树膜(NRE 212CS，Naficm ,美国杜邦公司生产)置于两张涂 敷有坡缕石吸附剂的气体扩散层电极之间热压，其中，催化剂层与质子交换膜接触，热压的 压力、温度及时间分别为2MPa、120°C及90秒，膜电极的Pt载量为0. 60mg/cm2 ；6、燃料电池性能测试将制备的膜电极与石墨集流板、镀金端板及聚四氟乙烯密封圈等组件组装成单电 池。单电池操作条件为氢/空，常压，阴、阳极均加湿，加湿度为100%，工作温度为70°C。实施例2具有多孔吸附层的长寿命燃料电池膜电极的制备，制备步骤为1、海泡石料浆的制备将2g海泡石和8ml 5wt %Nafion 溶液与30ml去离子水溶液混合，高速搅拌0. 5 小时，并超声分散10-15分钟；2、海泡石吸附层的制备与实施例1相同，只是干态涂层的平均厚度约为3 y m ；3、气体扩散层的预处理将Toray碳纸浸渍于聚四氟乙烯疏水剂处理5分钟，并在350°C下煅烧20分钟，聚 四氟乙烯疏水剂的含量20wt %，之后，再在其一侧涂敷一层由聚四氟乙烯和导电碳黑颗粒 组成的复合材料层，其中聚四氟乙烯含量为30wt%，经350°C下煅烧30分钟后成型，构成水
管理层；4、气体扩散层电极的制备与实施例1相同，只是分散溶液为去离子水；5、膜电极的制备
与实施例1相同，只是热压的压力、温度及时间分别为3MPa、110°C及90秒；6、燃料电池性能测试方法与实施例1相同。实施例3具有多孔吸附层的长寿命燃料电池膜电极的制备，制备步骤为1、硅胶料浆的制备将4. 0g硅胶和90ml 5wt% Flemion聚合物，并与200ml异丙醇溶液混合，高速搅 拌0.5小时，并超声分散15分钟；2、硅胶吸附层的制备将硅胶料浆涂敷在NRE 212CS两侧，并在100°C下干燥20小时，干态涂层的平均厚 度约为4iim ；3、气体扩散层的预处理与实施例2相同；4、气体扩散层电极的制备将lg 40wt% Pt/C催化剂(Johnson Matthey生产)分散于1ml异丙醇溶液中，同 时加入10ml 5Wt%Nafi0n 树脂溶液，在真空条件下充分分散，制得催化剂料浆，将催化剂 料涂于经过预处理的气体扩散层的一侧，100°C下真空干燥；5、膜电极的制备将气体扩散层电极与涂敷有硅胶吸附剂的质子交换膜热压，热压的压力、温度及 时间分别为lMPa、120°C及120秒，膜电极的Pt载量为0. 60mg/cm2 ；6、燃料电池性能测试方法与实施例1相同。实施例4具有多孔吸附层的长寿命燃料电池膜电极的制备，制备步骤为1、斜发沸石料浆的制备将2. 5g斜发沸石和16ml 5wt%Nafion 溶液与35ml 15%甲醇/去离水溶液混 合，高速搅拌2小时，并超声分散10-15分钟；2、斜发沸石吸附层的制备
与实施例3相同，只是干态涂层的平均厚度约为0. 5 y m ；
3、气体扩散层的预处理
与实施例2相同；
4、气体扩散层电极的制备
与实施例1相同，只是分散溶液为2%异丙醇/去离子水溶液；
5、膜电极的制备
与实施例3相同，只是热压的压力、温度及时间分别为3MPa、110°C及90秒
6、燃料电池性能测试方法
与实施例1相同。
实施例5
具有多孔吸附层的长寿命燃料电池膜电极的制备，制备步骤为
1、丝光沸石料浆的制备将2. 5g丝光沸石经和90ml 5wt%Flemion溶液与110ml去离子水混合，高速搅拌 1小时，并超声分散20-25分钟；2、丝光沸石吸附层的制备与实施例3相同，只是干态涂层的平均厚度约为5 y m ；3、气体扩散层的预处理与实施例2相同；4、膜电极的制备将实施例1步骤4中制备的催化剂料浆涂敷在丝光沸石吸附层的两则，制得燃料 电池芯片CCM，然后与气体扩散层(碳纸)热压或冷接触，对于热压处理，热压压力、温度及 时间分别为4MPa、120°C及60秒；5、燃料电池性能测试方法与实施例1相同。实施例6具有多孔吸附层的长寿命燃料电池膜电极的制备，制备步骤为1、3A型分子筛料浆制备取4.0g 3A型分子筛和95ml 5wt%Naf ion 溶液，并与240ml异丙醇溶液混合，高 速搅拌0. 5小时，并超声分散15分钟；2、3A型分子筛吸附层的制备与实施例4相同，只是干态涂层的平均厚度约为2 y m ；3、气体扩散层的预处理与实施例2相同；4、膜电极的制备与实施例5相同，只是热压的压力、温度及时间分别为2. 5MPa、120°C及90秒；5、燃料电池性能测试方法与实施例1相同。实施例7具有多孔吸附层的长寿命燃料电池膜电极的制备，制备步骤为1、4A型分子筛料浆的制备将3. 0g4A型分子筛和20ml 5wt%Nafion 溶液与200ml异丙醇溶液混合，高速搅 拌1小时，并超声分散20分钟；2、4A型分子筛吸附层的制备与实施例3相同，只是干态涂层的平均厚度约为4 y m ；3、气体扩散层的预处理与实施例2相同；4、膜电极的制备燃料电池芯片CCM制备方法与实施例5相同，只是CCM与气体扩散层(碳纸)冷 接触；5、燃料电池性能测试方法
8
与实施例1相同。实施例8具有多孔吸附层的长寿命燃料电池膜电极的制备，制备步骤为1、5A型分子筛料浆的制备取3. 5g 5A型分子筛和20ml 5wt%Naf ion 溶液，并与180ml异丙醇溶液混合，高 速搅拌1小时，并超声分散25分钟；2、5A型分子筛吸附层的制备与实施例3相同，只是干态涂层的平均厚度约为3 y m ；3、气体扩散层的预处理与实施例2相同；4、膜电极的制备与实施例7相同；5、燃料电池性能测试方法与实施例1相同。实施例9具有多孔吸附层的长寿命燃料电池膜电极的制备，制备步骤为1、10X型分子筛料浆的制备取3. OglOX型分子筛和20ml 5wt%Nafion 溶液，并与200ml异丙醇溶液混合，高 速搅拌1小时，并超声分散25分钟；2、多孔材料吸附层的制备与实施例3相同，只是干态涂层的平均厚度约为2. 5 y m ；3、气体扩散层的预处理与实施例2相同；4、膜电极的制备与实施例7相同；5、燃料电池性能测试方法与实施例1相同。实施例10具有多孔吸附层的长寿命燃料电池膜电极的制备，制备步骤为1、13X型分子筛料浆的制备取3. 5g 13X型分子筛和25ml 5wt%Nafion 溶液，并与220ml异丙醇溶液混合， 高速搅拌1. 5小时，并超声分散20-25分钟；2、13X型分子筛吸附层的制备与实施例3相同，只是干态涂层的平均厚度约为2. 5 y m ；3、气体扩散层的预处理与实施例2相同；4、膜电极的制备与实施例7相同；5、燃料电池性能测试方法速搅拌1. 5小时，并超声分散20-25分钟；
高速搅拌2小时，并超声分散25分钟；
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0163
0164
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与实施例1相同。 实施例11
具有多孔吸附层的长寿命燃料电池膜电极的制备，制备步骤为 1、钠Y型分子筛料浆的制备
取4g钠Y型分子筛和25ml 5wt%Nafion 溶液，并与250ml异丙醇溶液混合，高
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2、钠Y型分子筛吸附层的制备
与实施例3相同，只是干态涂层的平均厚度约为3 y m ；
3、气体扩散层的预处理 与实施例2相同；
4、膜电极的制备 与实施例7相同；
5、燃料电池性能测试方法 与实施例1相同。 实施例12
具有多孔吸附层的长寿命燃料电池膜电极的制备，制备步骤为 1、钙Y型分子筛料浆的制备
取4. 5g钙Y型分子筛和25ml 5wt%Nafion 溶液，并与250ml异丙醇溶液混合，
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0180 0181 0182
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01881、硅藻土料浆的制备取2g硅藻土(美国Celite )和25ml 5wt%Nafion 溶液，并与250ml异丙醇溶
夜混合，高速搅拌2小时，并超声分散25分钟；
2、钙Y型分子筛吸附层的制备
与实施例3相同，只是干态涂层的平均厚度约为4 y m ；
3、气体扩散层的预处理 与实施例2相同；
4、膜电极的制备 与实施例7相同；
5、燃料电池性能测试方法 与实施例1相同。 实施例13
具有多孔吸附层的长寿命燃料电池膜电极的制备，制备步骤为 2、硅藻土吸附层的制备与实施例3相同，只是干态涂层的平均厚度约为4 y m ；3、气体扩散层的预处理 与实施例2相同；4、膜电极的制备 与实施例7相同；5、燃料电池性能测试方法
4、气体扩散层电极的制备与实施例1相同，只是分散溶液为去离子水；5、膜电极的制备将气体扩散层电极与一侧涂敷有硅胶吸附剂的质子交换膜热压，热压的压力、温 度及时间分别为lMPa、120°C及120秒，膜电极的Pt载量为0. 60mg/cm2 ；6、燃料电池性能测试方法与实施例1相同，其中涂敷有多孔碳料吸附层一侧的电极为阴极。比较实施例1采用背景技术制备燃料电池膜电极，膜电极中不含多孔材料吸附层1、气体扩散层的预处理与实施例2相同；2、气体扩散层电极的制备与实施例2相同；3、膜电极的制备将NRE 了 212CS质子交换膜置于气体扩散层电极之间，其中质子交换膜与催化剂 层侧接触并热压，热压条件与Pt载量与实施例1相同；5、燃料电池性能测试方法与实施例1相同；从测试的试验结果可以看出，采用本发明的膜电极，其性能与背景技术的电池性 能相似(附图2)。但本发明的具有多孔吸附层的长寿命燃料电池膜电极经电池100小时运 行后，与比较实施例相比，仍保持较高的电输出性能(附图3)。说明采用本发明的具有多孔 吸附层的长寿命燃料电池膜电极可使燃料电池寿命得到改善。
1权利要求
一种燃料电池膜电极，其特征在于，在催化剂层与质子交换膜之间附加了多孔吸附层，所述的多孔吸附层由多孔硅质材料及全氟磺酸质子交换树脂构成，其中所述的多孔硅质材料是多孔硅酸岩矿物或材料，包括坡缕石-海泡石族矿物纤维、沸石分子筛、蒙脱石、硅藻土和硅胶。
2.权利要求1所述的燃料电池膜电极，其特征在于，所述的坡缕石-海泡石族矿物纤维 是坡缕石或海泡石。
3.权利要求1所述的燃料电池膜电极，其特征在于，所述的沸石分子筛是天然沸石或 人工合成沸石分子筛，其中天然沸石分子筛是丝光沸石或斜发沸石，人工合成沸石分子筛 是3A型分子筛、4A型分子筛、5A型分子筛、IOX型分子筛、13X型分子筛、钠Y型分子筛或钙 Y型分子筛。
4.权利要求1所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，制备步骤如下1)将多孔材料及质子交换树脂作为固体物，与醇水溶液按1 5 30的质量比充分 混合，制得多孔材料料浆，其中，多孔材料与全氟磺酸质子交换树脂的质量比为5 1 1 1，醇水溶液中醇所占百分比为0 100%，醇为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇中的任一种；2)将步骤1中所制备的多孔材料料浆涂敷在气体扩散层电极表面或是质子交换膜两 侧，并在80-100°C条件下干燥12-24小时，形成多孔吸附层，多孔吸附层的干态厚度小于或 等于5μπι ；其中，所述的气体扩散层电极的制备方法是，将燃料电池催化剂加入醇水溶液，并与全 氟磺酸质子交换树脂进行充分分散，制备成催化剂料浆，然后涂敷于经过预处理的气体扩 散层表面，并在80-100°C下真空干燥，催化剂与全氟磺酸质子交换树脂的质量比为2 1 4 1，醇水溶液中醇所占百分比与步骤1相同，催化剂与醇水溶液的质量比为1 1 10;其中气体扩散层的预处理方法是，将碳纸浸入到聚四氟乙烯疏水剂中，时间为5 10分钟，并在340-350°C下煅烧20-30分钟，四氟乙烯疏水剂的含量20wt% -30wt%，之 后，再在其一侧涂敷一层由四氟乙烯和导电碳黑组成的复合材料层，其中四氟乙烯含量为 20wt% -30wt%，经340-350°C下煅烧20-30分钟后成型；3)将步骤2制备的涂敷有多孔吸附层的气体扩散层电极与质子交换膜热压，获得燃料 电池膜电极，或是将涂敷有多孔吸附剂层的质子交换膜与两侧的气体扩散层电极热压，获 得燃料电池膜电极，热压的压力1 4Mpa，温度90-120°C，时间60 120秒；或是将步骤2制备的催化剂层涂敷在具有多孔吸附层的质子交换膜的两侧，制得燃料 电池芯片，之后，再与经过预处理的气体扩散层进行热压或冷接触，获得燃料电池膜电极。 热压的压力1 4MPa，温度90-120°C，时间60 120秒。
5.如权利要求4所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，制备步骤2中多孔吸 附层的干态厚度为0.5 3μπι。
全文摘要
本发明提供了一种具有多孔吸附层的长寿命燃料电池膜电极及制备方法。其膜电极特征在于在催化剂层与质子交换膜之间附加了多孔硅质吸附层。其作用在于对向膜内迁移或扩散的金属粒子或离子进行多层次吸附(即表面吸附、浅层吸附及深层吸附)或拦截，以达到阻止其向膜侧或膜内迁移的目的，从而提高燃料电池膜电极寿命。多孔硅质吸附层由多孔硅质材料坡缕石-海泡石族矿物纤维、沸石分子筛、蒙脱石、硅藻土或硅胶及全氟磺酸质子交换树脂构成。制备方法包括多孔材料料浆的制备、多孔吸附剂层的制备、气体扩散层的预处理、气体扩散层电极的制备、燃料电池芯片的制备以及膜电极的制备。
文档编号H01M4/88GK101853943SQ20101010075
公开日2010年10月6日 申请日期2010年4月9日 优先权日2010年4月9日
发明者徐峰, 木士春 申请人:武汉理工大学