專利名稱：燃料電池用電催化劑載體、電催化劑、電極,及其制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池，具體涉及燃料電池用電催化劑載體、電催化劑、電極，及其制備。
背景技術(shù)：
隨著人們對(duì)化石能源等一次性能源的消耗，能源危機(jī)日益突出；另外，由于化石能源 燃燒的排放物對(duì)環(huán)境造成的嚴(yán)重污染，都迫使人們開始尋找清潔豐富的新型替代能源。燃 料電池，作為一種高效、環(huán)境友好的發(fā)電裝置，受到各國政府和科研院校越來越廣泛的關(guān) 注。尤其是低溫燃料電池(操作溫度《8(TC)包括質(zhì)子交換膜燃料電池(Proton exchange membrane fuel cell, PEMFC)和直接醇類燃料電池(Direct alcohol fuel cell, DAFC)， 因其比功率高，環(huán)境友好、操作溫度低等優(yōu)點(diǎn)，可以作為汽車動(dòng)力電源、可移動(dòng)式電源及 小型電站等被廣泛應(yīng)用，前景十分廣闊。
以PEMFC為例，其核心組件膜電極(Membrane electrode assembly, MEA)是由陰極， 膜，陽極通過熱壓工藝組合在一起。電極(陰極和陽極)是燃料電池中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的 場(chǎng)所，直接影響電池的輸出性能。電極反應(yīng)如下
陽 極 /f2—2/T+2e— (1-1)
陰 極 l/2<92+2i/++2e-4//2<9 (1—2)
電池總反應(yīng) //2+l/202 4//20 (1-3)
由電極反應(yīng)方程式可知，為保證反應(yīng)的順利進(jìn)行，反應(yīng)點(diǎn)處必須同時(shí)具備有質(zhì)子、電 子、反應(yīng)氣體的連續(xù)傳輸通道，對(duì)于陰極，反應(yīng)產(chǎn)物-水的及時(shí)排除也是保證該反應(yīng)順利進(jìn) 行的必要因素。通常反應(yīng)區(qū)的電子傳導(dǎo)通道由導(dǎo)電性的電催化劑(如Pt/C)來實(shí)現(xiàn)。質(zhì)子 傳導(dǎo)由電解質(zhì)(離子交換樹脂，如Nafion)網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)。反應(yīng)氣體和產(chǎn)物水在由各組成材 料間的空隙來傳輸?？梢钥闯?，電化學(xué)反應(yīng)只有在由"催化劑/反應(yīng)氣體/電解質(zhì)"的交界 處才能發(fā)生，通常稱這樣的位置為"三相反應(yīng)區(qū)"。為了盡可能擴(kuò)大"三相反應(yīng)區(qū)"，具 有三維多孔結(jié)構(gòu)的氣體擴(kuò)散電極是普遍采用的電極形式。氣體擴(kuò)散電極是由電催化劑和功能性聚合物的混合物構(gòu)成。根據(jù)電極的組成材料和特 性，目前的電極結(jié)構(gòu)通常可以分為四類即厚層疏水型電極、薄層親水型電極、親/疏水 復(fù)合型電極以及超薄層電極。其中前三類電極的制備基本上都是將催化劑或者與起疏水作
用的聚合物(如PTFE)或者與起到質(zhì)子傳導(dǎo)作用的聚合物(如Nafion)直接混合，然后制
備到氣體擴(kuò)散層或膜表面。這類電極普遍存在的一個(gè)弊端，即電極制備過程中使用的功
能性聚合物會(huì)包裹部分催化劑活性粒子，從而切斷其與反應(yīng)氣體的接觸途徑，使其"失 活"，減少了"三相反應(yīng)區(qū)"，降低了催化劑的利用率。超薄層電極中催化劑的利用率雖 然很高，但是受限于其制備設(shè)備的普遍化，并且為達(dá)到實(shí)際應(yīng)用需要，該類電極的電池輸 出面積比功率仍需進(jìn)一步提高。
電極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理造成的催化劑的利用率是致使燃料電池中催化劑成本居高不下的 重要原因之一。另外，電極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理直接導(dǎo)致電池輸出性能較低。為達(dá)到一定的功 率輸出要求，就必須增大電極設(shè)計(jì)面積，帶來的負(fù)面影響一方面是原材料使用量的增加，
造成生產(chǎn)成本的上升；另一方面勢(shì)必要增加燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的體積和重量，從而降低其質(zhì) 量比功率和體積比功率，增加整車的難度。
綜上所述，構(gòu)建合理的電極結(jié)構(gòu)，有效拓展"三相反應(yīng)區(qū)"，提高催化劑的利用率，具 有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種燃料電池電催化劑載體，其制備及應(yīng)用。該電催化劑載 體兼具質(zhì)子傳導(dǎo)和疏水作用。
本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供采用上述燃料電池用電催化劑載體制得的電催化劑，其制 備及應(yīng)用。
本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供采用上述電催化劑制得的電極及其制備方法。 本發(fā)明一方面公開了一種燃料電池用電催化劑載體，為導(dǎo)電碳材料與質(zhì)子導(dǎo)體聚合物 的混合物經(jīng)過微波加熱處理后的產(chǎn)物，以導(dǎo)電碳材料與質(zhì)子導(dǎo)體聚合物的混合物的總重量 為基礎(chǔ)計(jì)，質(zhì)子導(dǎo)電聚合物的重量百分比為5%-50%，較好為10%-40%，最好為20%-35%。 上述燃料電池用兼具質(zhì)子傳導(dǎo)和疏水作用的電催化劑載體為納米級(jí)復(fù)合體粉末。 上述導(dǎo)電碳材料為導(dǎo)電碳黑、碳纖維、碳納米管、活性碳、碳微球、碳須晶或石墨顆 粒中的一種或多種的混合；所述導(dǎo)電碳材料為粒徑5 100 nm,較好為8 60 ran，最好為10 40 nm;比表面積10 3000 m7g，較好為30 2000 m7g，最好為50 1500 m7g。 上述燃料電池用電催化劑載體可經(jīng)微波介電加熱技術(shù)制得，具體為
1) 首先將導(dǎo)電碳材料與乙醇或異丙醇混合，在超聲波里充分分散、攪拌；
2) 將質(zhì)子導(dǎo)電聚合物溶液逐滴加入到經(jīng)充分分散的上述碳材料的懸浮液中，質(zhì)子導(dǎo)電 聚合物占質(zhì)子導(dǎo)電聚合物與碳材料總重量的5%-50%，較好為10%-40%，最好為20%-35%。超 聲分散后，充分?jǐn)嚢?，保證兩者的充分接觸；
3) 將上述混合液加熱，揮發(fā)掉溶劑；
4) 將烘干后混合物，置于微波爐中，進(jìn)行微波加熱處理。采用"微波加熱-停止-研磨" 的方式交替進(jìn)行，使部分質(zhì)子導(dǎo)電聚合物分解失去磺酸根。失去磺酸根的聚合物呈現(xiàn)疏水 特性，而未分解的聚合物仍然具有傳導(dǎo)質(zhì)子的作用。從而形成兼具質(zhì)子傳導(dǎo)性和疏水性碳 材料。總計(jì)微波加熱時(shí)間為0.05 - 15分鐘， 一般為O. 1 - IO分鐘，最好為0.2 -3分鐘； 微波系統(tǒng)的功率為500W - 10KW;得到納米級(jí)復(fù)合體粉末。
上述質(zhì)子導(dǎo)電聚合物為具有磺酸根基團(tuán)的全氟磺酸樹脂，如DuPont公司生產(chǎn)的Nafion 樹脂或Nafion溶液，Dias公司生產(chǎn)的KratonG1650樹脂，F(xiàn)lemion質(zhì)子導(dǎo)體聚合物，質(zhì)子 導(dǎo)電聚合物溶液的溶劑可以是水或醇、醚、酯、酮或腈有機(jī)溶劑。在一定溫度下，上述質(zhì) 子導(dǎo)電聚合物的磺酸根基團(tuán)會(huì)首先發(fā)生分解，失去導(dǎo)質(zhì)子能力。
本發(fā)明第二方面，公開了一種燃料電池用電催化劑，由催化劑活性粒子與上述電催化 劑載體復(fù)合而成，其中，以電催化劑總重量為基礎(chǔ)計(jì)，催化劑活性粒子的重量百分含量為5 —80%。
上述催化劑活性粒子為元素周期表中的第VIII族或Cr， Mo， Zr， Ti中的一種或一種 以上金屬元素，尤其是Fe、 Co、 Ni、 Ru、 Rh、 Pd、 Ir、 Pt、 Cr， Mo、 Zr、 Ti中的一種或一 種以上金屬元素。
上述燃料電池用電催化劑可采用的制備方法將催化劑活性粒子的可溶性前驅(qū)物溶解 于乙二醇溶液中，采用乙二醇微波膠體還原法在催化劑載體上還原催化劑活性粒子，制備 催化劑。
具體為
(1) 將催化劑活性粒子的可溶性前驅(qū)物溶解于乙二醇溶液中，超聲分散并充分?jǐn)嚢瑁?br> 混合均勻，得到溶液A;
(2) 將前述催化劑載體和乙二醇按10 500ml乙二醇/lg載體的比例混合，超聲分散 并充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，得到漿料B;(3) 按目標(biāo)催化劑中活性粒子與催化劑載體的比例，將溶液A逐滴加入到漿料B中， 充分?jǐn)嚢?，使兩者混合均勻后加入堿液調(diào)溶液的pH值至9 14;
(4) 將調(diào)好pH值的混合液微波連續(xù)或間歇加熱0. 1 30分鐘， 一般為0. 5 10min， 最好為O. 5 5min，得到漿料C;所述微波頻段是1 3GHz，微波系統(tǒng)的輸出功率是500W 30KW;
(5) 攪拌槳料C，并冷卻至室溫。加入酸液調(diào)節(jié)pH值至1 3，得到漿料D;
(6) 將漿料D離心洗滌，60-120 T真空干燥4-12小時(shí)，即得本發(fā)明的電催化劑。 上述催化劑活性粒子的可溶性前驅(qū)物為金屬硝酸鹽、草酸鹽、乙酸鹽或金屬酸根溶液
中的一種或一種以上的混合物
上述燃料電池用電催化劑，可用于制備燃料電池用電極。
本發(fā)明的第三方面，公開了一種低溫燃料電池用電極，包括上述燃料電池用電催化劑。 上述低溫燃料電池用電極的制備方法
將本發(fā)明的電催化劑與異丙醇溶液混合，機(jī)械攪拌或超聲分散后，采用噴涂，絲網(wǎng)印 刷或著刮涂等方法制備于氣體擴(kuò)散層或者質(zhì)子交換膜表面，自然晾千，揮發(fā)掉溶劑，形成 電極。
本發(fā)明首先將導(dǎo)電碳材料與質(zhì)子導(dǎo)體聚合物混合，采用微波介電加熱技術(shù)使得部分固 體高分子電解質(zhì)聚合物熱解失去磺酸根，起到疏水劑的作用，未分解的固體高分子電解質(zhì) 聚合物起到質(zhì)子傳導(dǎo)的作用，從而在催化劑載體上引入了用于質(zhì)子傳導(dǎo)和液態(tài)水傳遞的固 體高分子聚合物和能夠構(gòu)建疏水氣體傳導(dǎo)通道的疏水劑。以這種兼具質(zhì)子傳導(dǎo)功能和疏水 功能的導(dǎo)電碳材料復(fù)合粉體為電催化劑的載體，通過微波膠體法還原催化劑活性粒子于載 體上合成了電催化劑。應(yīng)用該電催化劑制備電極時(shí)無須添加額外的質(zhì)子傳導(dǎo)聚合物和起疏 水作用的聚合物，即催化劑活性粒子呈現(xiàn)完全"暴露"狀態(tài)，大大提高了催化劑的利用率， 另外，兼具質(zhì)子傳導(dǎo)和疏水功能的催化劑是納米級(jí)粒子，故由其構(gòu)建的電極內(nèi)部，用于質(zhì) 子傳輸，液態(tài)水傳遞和反應(yīng)氣體傳輸?shù)娜N通道連續(xù)通暢，且分布均勻，有利于提高物質(zhì) 的傳輸效率。此外，電極制備過程也較簡(jiǎn)單。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中，40%Pt/(pyrolyse-Nafion/C)制備的電極表面的SEM照片； 圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中，40y。Pt/(pyrolyse-Nafion/C)制備的電極的PEMFC輸出性能，
7反應(yīng)氣體為Hz和Air。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
取0.5 g Vulcan XC-72 (VXC)導(dǎo)電碳黑，加入20 mL異丙醇，機(jī)械攪拌15 min,隨 后再進(jìn)行超聲處理30 min。然后，在機(jī)械攪拌下，緩慢滴加4. 29 g 5 wt. XNafion水醇溶 液，充分?jǐn)嚢瑁固己谂cNafion均勻混合，烘干后，制成Nafion含量為30 wt. %的 Nafion/VXC復(fù)合體前驅(qū)物。將此前驅(qū)物放入微波爐(700 W， 2450 MHz)中，進(jìn)行微波加熱 5 s停20 s的加熱程序，徹底烘干。隨后反復(fù)進(jìn)行"加熱10 s-停60 s-研磨"的程序5次， 使得部分Nafion發(fā)生熱解失去磺酸根，得到pyro-Nafion/VXC復(fù)合粉體作為催化劑載體。
取0. 3 g上述制備的pyro-Naf ion/VXC復(fù)合粉體，加入20 ml乙二醇充分?jǐn)嚢杈鶆蚝螅?滴加5.4ml濃度為37mg Pt/mL的H2PtCl6/乙二醇溶液，采用乙二醇微波膠體還原的方法制 備擔(dān)載型催化劑40% Pt/ (pyro-Nafion/VXC)，其中Pt占Pt與pyro-Naf ion/VXC總重量的 40%。
取18mg上述制備的40% Pt/ (pyro-Naf ion/VXC)催化劑，加入3ml異丙醇，超聲分散 處理lhr后形成分散均勻催化劑料液。將該料液噴涂在面積為18cm2的Nafion 212膜表面， 自然晾干后形成電極。電極中Pt的擔(dān)載量為0. 4 mg Pt cm2。電極表面形態(tài)SEM照片如圖1 所示。
以此電極為陰極，陽極為相同的傳統(tǒng)疏水厚層電極，壓制膜電極并組裝電池。電池性 能曲線參見圖2。分別以H2/02， H2/air為反應(yīng)氣體測(cè)得I-V極化曲線如圖2所示，可以看 出電池性能良好。
實(shí)施例2
取0.5 g碳納米管(CNT)，加入30 mL異丙醇，機(jī)械攪拌15 min，隨后再進(jìn)行超聲處 理30min。然后，在機(jī)械攪拌下，緩慢滴加5gl0wt.X Flemion溶液，充分?jǐn)嚢瑁固?納米管與Flemion均勻混合，烘干后，制成Flemion含量為50 wt. %的Flemion/CNT復(fù)合 體前驅(qū)物。將此前驅(qū)物放入微波爐(1000 W， 2450 MHz)中，進(jìn)行微波加熱5 s停20 s的 加熱程序，徹底烘干。隨后反復(fù)進(jìn)行"加熱30 s-停60 s-研磨"的程序30次，使得部分Flemion發(fā)生熱解失去磺酸根，得到pyro-Flemion/CNT復(fù)合粉體作為催化劑載體。
取0. 3 g上述制備的pyro-Flemion/CNT復(fù)合粉體，加入20 ml乙二醇充分?jǐn)嚢杈鶆蚝螅?滴加17. 1 mL濃度為37 mg Pt/mL的H2PtCle/乙二醇溶液(H2PtCl6/EG溶液)和18 ml濃度 為31.7 mg Co/mL的Co(N03)2/乙二醇溶液(Co(N03)2/EG溶液)，采用乙二醇微波膠體還原 的方法制備擔(dān)載型催化劑80% (PtCo:,)/ (pyro-Flemion/CNT)，其中PtCo3占PtCo3與 pyro-Flemion/CNT總量的80%, Pt與Co的原子比為1: 3。
取9mg上述制備的80% 80% (PtCo3)/ (pyro-Flemion/CNT)催化劑，加入3ml異丙醇， 超聲分散處理lhr后形成分散均勻催化劑料液。將該料液噴涂在面積為18cm2的Naf ion 212 膜表面，自然晾千后形成電極。
實(shí)施例3
取0.5 g乙炔黑(AB)，加入20 mL乙醇，機(jī)械攪拌15 min，隨后再進(jìn)行超聲處理30 min。然后，在機(jī)械攪拌下，緩慢滴加0.52 g 5 wt. %Nafion水醇溶液，充分?jǐn)嚢瑁笰B 與Nafion均勻混合，烘干后，制成Nafion含量為5wt. X的Nafion/AB復(fù)合體前驅(qū)物。將 此前驅(qū)物放入微波爐(500 W, 2450 MHz)中，進(jìn)行微波加熱5 s停20 s的加熱程序，徹 底烘干。隨后反復(fù)進(jìn)行"加熱10 s-停60 s-研磨"的程序3次，使得部分Nafion發(fā)生熱 解失去磺酸根，得到pyro-Nafion/AB復(fù)合粉體作為催化劑載體。
取0. 3 g上述制備的pyro-Nafion/VXC復(fù)合粉體，加入30 ml乙二醇充分?jǐn)嚢杈鶆蚝螅?滴加0. 85ml濃度為18. 5mg Pt/mL的H2PtCl6/乙二醇溶液，采用乙二醇微波膠體還原的方法 制備擔(dān)載型催化劑5% Pt/ (pyro-Nafion/AB)，其中Pt占Pt與pyro-Naf ion/AB總量的5%。
取144 mg上述制備的5% Pt/ (pyro-Naf ion/AB)催化劑，加入3ml異丙醇，超聲分 散處理lhr后形成分散均勻催化劑料液。將該料液刮涂在面積為18cm2的氣體擴(kuò)散層表面， 自然晾干后形成電極。
實(shí)施例4
分別取0.25 g乙炔黑和0.25 g珍珠碳黑，均勻混合為混合粉(AB+BP)，加入30 mL 異丙醇，機(jī)械攪拌15min，隨后再進(jìn)行超聲處理30 min。然后，在機(jī)械攪拌下，緩慢滴加 1.25gl0wt. % Flemion溶液，充分?jǐn)嚢?，使混合粉與Flemion均勻混合，烘干后，制成 Flemion含量為20 wt. %的Flemion/(AB+BP)復(fù)合體前驅(qū)物。將此前驅(qū)物放入微波爐(10 KW, 2450 MHz)中，進(jìn)行微波加熱5 s停20 s的加熱程序，徹底烘干。隨后反復(fù)進(jìn)行"加熱15 s-停60 s-研磨"的程序20次，使得部分Flemion發(fā)生熱解失去磺酸根，得到pyro-Flemion/(AB+BP)復(fù)合粉體作為催化劑載體。
取0. 3 g上述制備的pyro-Flemion/(AB+BP)復(fù)合粉體，加入30 ml乙二醇充分?jǐn)嚢杈?勻后，滴加4. 3 mL濃度為18. 5 mg Pt/mL的H2PtCle/乙二醇溶液(H2PtCl6/EG溶液)和2. 4 ml濃度為20 mg Co/mL的Ni (N03) 2/乙二醇溶液(Ni(N03)2/EG溶液)，采用乙二醇微波膠體 還原的方法制備擔(dān)載型催化劑30% (PtNi2)/ (pyro-Flemion/(AB+BP)，其中PtNi2占PtNi2 與pyro-Flemion/CNT總量的30%， Pt與Co的原子比為1: 2。
取24 mg上述制備的30% (PtNi2)/ (pyro-Flemion/(AB+BP)催化劑，加入3ml異丙醇， 超聲分散處理lhr后形成分散均勻催化劑料液。將該料液刮涂在面積為18cm2的氣體擴(kuò)散層 表面，自然晾干后形成電極。
權(quán)利要求
1. 一種燃料電池用電催化劑載體，為導(dǎo)電碳材料與質(zhì)子導(dǎo)體聚合物的混合物經(jīng)過微波加熱處理后的產(chǎn)物，以導(dǎo)電碳材料與質(zhì)子導(dǎo)體聚合物的混合物的總重量為基礎(chǔ)計(jì)，質(zhì)子導(dǎo)電聚合物的重量百分比為5％-50％。
2. 如權(quán)利要求l所述燃料電池用電催化劑載體，其特征在于，所述質(zhì)子導(dǎo)電聚合物的重量 百分比為10%-40%。
3. 如權(quán)利要求2所述燃料電池用電催化劑載體，其特征在于，所述質(zhì)子導(dǎo)電聚合物的重量 百分比為20%-35%。
4. 如權(quán)利要求l所述燃料電池用電催化劑載體，其特征在于，所述燃料電池用電催化劑載 體為納米級(jí)復(fù)合體粉末。
5. 如權(quán)利要求1所述燃料電池用電催化劑載體，其特征在于，所述導(dǎo)電碳材料為導(dǎo)電碳黑、 碳纖維、碳納米管、活性碳、碳微球、碳須晶或石墨顆粒中的一種或多種的混合。
6. 如權(quán)利要求l所述燃料電池用電催化劑載體，其特征在于，所述質(zhì)子導(dǎo)電聚合物為具有 磺酸根基團(tuán)的全氟磺酸樹脂。
7. 如權(quán)利要求6所述燃料電池用電催化劑載體，其特征在于，所述具有磺酸根基團(tuán)的全氟 磺酸樹脂選自Nafion樹月旨、Nafion溶液、KratonG1650樹脂或Flemion質(zhì)子導(dǎo)體聚合物。
8. 如權(quán)利要求l一7中任一權(quán)利要求所述燃料電池用電催化劑載體的制備方法，包括下列 步驟a) 將導(dǎo)電碳材料與乙醇或異丙醇混合，在超聲波里充分分散、攪拌，獲得導(dǎo)電碳材料 懸浮液；b) 將質(zhì)子導(dǎo)電聚合物溶液逐滴加入到上述導(dǎo)電碳材料的懸浮液中，質(zhì)子導(dǎo)電聚合物按 目標(biāo)比例添加，超聲分散后，充分?jǐn)嚢瑁籆)將上述混合液加熱，揮發(fā)掉溶劑；d)將烘干后混合物，置于微波爐中，進(jìn)行微波加熱處理，得到納米級(jí)復(fù)合體粉末。
9. 如權(quán)利要求8所述燃料電池用電催化劑載體的制備方法，其特征在于，步驟d中所述微 波加熱處理的方法為采用"微波加熱-停止-研磨"的方式交替進(jìn)行，微波加熱時(shí)間為 0.05 15分鐘，微波系統(tǒng)的功率為500W 10KW。
10. —種燃料電池用電催化劑，由催化劑活性粒子與權(quán)利要求l一7中任一權(quán)利要求所述燃 料電池用電催化劑載體復(fù)合而成，其中，以電催化劑總重量為基礎(chǔ)計(jì)，催化劑活性粒子 的重量百分含量為5—80%。
11. 如權(quán)利要求10所述燃料電池用電催化劑，其特征在于，所述催化劑活性粒子為元素周期表中的第VIII族或Cr、 Mo、 Zr或Ti中的一種或一種以上金屬元素。
12. 如權(quán)利要求11所述燃料電池用電催化劑，其特征在于，所述催化劑活性粒子選自Fe、 Co、 Ni、 Ru、 Rh、 Pd、 Ir、 Pt、 Cr， Mo、 Zr或Ti中的一種或一種以上金屬元素。
13. 如權(quán)利要求10 — 12中任一權(quán)利要求所述燃料電池用電催化劑的制備方法，包括將催化 劑活性粒子的可溶性前驅(qū)物溶解于乙二醇溶液中，采用乙二醇微波膠體還原法在催化劑 載體上還原催化劑活性粒子，制備催化劑。
14. 如權(quán)利要求13所述燃料電池用電催化劑的制備方法，其特征在于所述催化劑活性粒子 的可溶性前驅(qū)物為金屬硝酸鹽、草酸鹽、乙酸鹽或金屬酸根溶液中的一種或一種以上的 混合物。
15. 如權(quán)利要求10_12中任一權(quán)利要求所述燃料電池用電催化劑用于制備燃料電池用電極。
16. —種低溫燃料電池用電極，其特征在于，其電催化劑為權(quán)利要求10—12中任一權(quán)利要 求所述燃料電池用電催化劑。
17. 如權(quán)利要求16所述低溫燃料電池用電極的制備方法，包括下列步驟將權(quán)利要求10 — 12中任一權(quán)利要求所述燃料電池用電催化劑與異丙醇溶液混合，機(jī)械 攪拌或超聲分散后，采用噴涂，絲網(wǎng)印刷或者刮涂方法制備于氣體擴(kuò)散層或者質(zhì)子交換 膜表面，自然晾干，形成電極。
全文摘要
本發(fā)明涉及燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種燃料電池用電催化劑載體及其制備，該燃料電池用電催化劑載體為導(dǎo)電碳材料與質(zhì)子導(dǎo)體聚合物的混合物經(jīng)過微波加熱處理后的產(chǎn)物，以導(dǎo)電碳材料與質(zhì)子導(dǎo)體聚合物的混合物的總重量為基礎(chǔ)計(jì)，質(zhì)子導(dǎo)電聚合物的重量百分比為5％-50％。本發(fā)明還進(jìn)一步公開了用該燃料電池用電催化劑載體制得的電催化劑、電極及它們的制備方法。本發(fā)明的電催化劑載體同時(shí)具備質(zhì)子傳導(dǎo)和疏水功能，由其合成的電催化劑制備電極時(shí)無須添加額外的質(zhì)子傳導(dǎo)聚合物和起疏水作用的聚合物，使催化劑活性粒子呈現(xiàn)完全“暴露”狀態(tài)，催化劑的利用率高，且物質(zhì)的傳輸效率也高。
文檔編號(hào)B01J21/18GK101474557SQ200910044940
公開日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2009年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月6日
發(fā)明者馮力中, 兵 吳, 張華民, 王曉麗, 謝先宇, 邱艷玲 申請(qǐng)人:上海汽車工業(yè)(集團(tuán))總公司;中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所