將微孔層漿料逐次涂覆在碳紙上，直至其增重4mg。將所形成的擴散層結構放在真空干燥箱內在100°C條件下進行烘干，使異丙醇、水、PTFE乳液中的乳化劑等成分揮發，之后將烘干后的擴散層結構在氬氣保護、溫度350°C條件下焙燒，使PTFE在高溫下形成網格狀結構，即得陰極和陽極擴散層。
[0014]稱取Img石墨烯氣凝膠并將其分散均勻，稱取1mg質量百分比濃度為5%的Naf1n溶液，以及10mgPtRu/C催化劑(質量百分比:Pt40%、Ru20%、C40%)分散于5ml異丙醇水溶液中(異丙醇與水的體積比為1:1)，超聲震蕩40min形成均勻的催化劑漿料；將上述催化劑漿料逐次噴涂在陽極擴散層表面，直至增重為5mg ;再將其至于真空干燥箱內100°C下干燥60min，即得包含催化層和擴散層的陽極擴散電極。
[0015]稱取15mg質量百分比濃度為5%的Naf1n溶液，以及10mgPtRu/C催化劑(質量百分比:Pt60%、C40%)分散于5ml異丙醇水溶液中(異丙醇與水的體積比為1:: 1)，超聲震蕩40min形成均勻的催化劑漿料；將上述催化劑漿料逐次刷涂在陰極擴散層表面，直至增重為5mg ;再將其至于真空干燥箱內100°C下干燥60min，即得包含催化層和擴散層的陰極擴散電極。
[0016]按照陽極擴散電極、質子交換膜、陰極擴散電極的順序將三者合在一起，用錫紙封裝；將封裝好的結構放在熱壓機上，于150kg.cm 2壓力、130°C溫度下熱壓5min，形成所述的膜電極。
[0017]實施例2:
本實施例與實施例1的區別在于，所述的陽極催化劑為PtRu/黑催化劑，其質量百分比為 Pt40%、Ru20%、炭黑 40%。
[0018]實施例3:
本實施例與實施例1的區別在于，所述的陽極催化層構建過程中，使用的石墨烯氣凝膠為0.5mg，使用的質量濃度為5%的Naf1n溶液的質量為15mg。
[0019]實施例4:
本實施例與實施例1的區別在于，所述的陰極催化劑為Pt/黑催化劑，其質量百分比為Pt60%、炭黑 40%。
【主權項】
1.一種微型直接甲醇燃料電池膜電極，由陽極擴散層、陽極催化層、質子交換膜、陰極擴散層、陰極催化層構成，其特征在于所述陽極催化層使用PtRU/C或PtRu/黑催化劑、Naf1n及石墨稀氣凝膠進行構建。2.根據權利要求1所述的微型直接甲醇燃料電池膜電極，其特征在于所述石墨烯氣凝膠、Naf1n與PtRu/C或PtRu/黑催化劑的質量比為5~10:5~20:70-9003.—種權利要求1所述微型直接甲醇燃料電池膜電極的制備方法，其特征在于所述方法步驟如下: 一、陰極和陽極擴散層的制備； 二、陽極催化層的制備: 稱取一定量的PtRu/C或PtRu/黑催化劑與Naf1n溶液，備用；稱取一定量的石墨稀氣凝膠并將其均勻分散，備用；將PtRu/C或PtRu/黑催化劑、Naf1n溶液和分散好的石墨烯氣凝膠分散于異丙醇水溶液中，超聲振蕩0.5h~lh，形成均勻的催化劑漿料；之后將催化劑均勻的涂覆在陽極擴散層表面，在80°C ~120°C條件下烘干，即得涂覆催化劑的陽極擴散電極； 三、陰極催化層的制備； 四、熱壓形成膜電極。4.根據權利要求3所述的微型直接甲醇燃料電池膜電極的制備方法，其特征在于所述陰極和陽極擴散層的制備步驟如下: 稱取一定量的炭黑及聚四氟乙烯乳液備用，其中炭黑占固體總質量的90。/『95%，聚四氟乙烯占固體總質量的5。/『10% ;將稱好的炭黑和聚四氟乙烯乳液分散于異丙醇水溶液中，超聲震蕩0.5h~lh，之后磁力攪拌0.5h~lh，形成均勻的微孔層漿料；將微孔層漿料逐次噴涂或刷涂在支撐層上，在80~120°C下進行烘干，之后在300°C ~400°C溫度下、惰性氣體保護氛圍下焙燒20~40min，即得擴散層。5.根據權利要求3或4所述的微型直接甲醇燃料電池膜電極的制備方法，其特征在于所述擴散層的載量為l~5mg.cm 206.根據權利要求3所述的微型直接甲醇燃料電池膜電極的制備方法，其特征在于所述陽極催化劑的載量為2~5 mg.cm 2。7.根據權利要求3所述的微型直接甲醇燃料電池膜電極的制備方法，其特征在于所述陰極催化層的制備步驟如下: 稱取一定量的Pt/c或Pt/黑催化劑與Naf1n溶液，備用；將Pt/C或Pt/黑催化劑和Naf1n溶液分散于異丙醇水溶液中，其中Naf1n占總質量的5%~20%，催化劑占固體總質量的80%~95% ;超聲振蕩0.5h~lh，形成均勻的催化劑漿料；經過刮涂或刷涂的方式多次將催化劑漿料均勻涂覆在陰極擴散層表面，并在80°C ~120°C條件下烘干，即得涂覆催化劑的陰極擴散電極。8.根據權利要求3或7所述的微型直接甲醇燃料電池膜電極的制備方法，其特征在于所述陰極催化劑的載量為2~5 mg.cm 2。9.根據權利要求3所述的微型直接甲醇燃料電池膜電極的制備方法，其特征在于所述熱壓形成膜電極的步驟如下: 將陽極擴散電極、質子交換膜、陰極擴散電極按順序對齊并合在一起，與110~200kg. cm-2、110?140°C條件下熱壓3?8min，即得膜電極
【專利摘要】本發明公開了一種微型直接甲醇燃料電池膜電極及其制備方法，所述膜電極由陽極擴散層、陽極催化層、質子交換膜、陰極催化層和陰極擴散層所組成，所述陽極催化層使用PtRu/C或PtRu/黑催化劑、Nafion及石墨烯氣凝膠進行構建。其制備方法包括陽極和陰極擴散層的制備、陽極和陰極催化層的制備及熱壓形成膜電極。與傳統的膜電極相比，本發明提供的新型膜電極由于在催化層使用高電導率、高孔隙率、高比表面積的石墨烯氣凝膠進行構建，在不增加膜電極整體電阻的同時，構建了微結構特性優秀的陽極微通道，提高陽極催化層的孔隙率，加強了陽極甲醇燃料的傳質特性，同時使得陽極氣體反應產物更容易排出，使得電池的整體輸出特性提高，輸出功率和輸出效率增加。
【IPC分類】H01M4/90, H01M4/88, H01M4/86, H01M8/10
【公開號】CN105098216
【申請號】CN201510510124
【發明人】張雪林, 馬澤眾, 劉曉為, 張宇峰
【申請人】哈爾濱工業大學
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年8月19日