【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池，尤其涉及一种膜电极催化层制备方法及膜电极。
技术介绍
1、膜电极组件(membrane electrode assemblies,mea)是质子交换膜燃料电池最核心的部件，膜电极由质子交换膜，阴阳极催化层和阴阳极气体扩散层组成，其中催化层的设计直接关系到膜电极的电化学性能。催化层一般由碳载含铂催化剂，高分子聚合物质子导体组成，不同的固体组成和催化剂浆料的特性对催化层的性能具有非常大的影响。近年来，在膜电极方向上的研究日趋增多，催化剂浆料的特性尤为关键。
2、对于催化层设计，特别是催化剂浆料涂覆于气体扩散层的催化层设计，主要考虑催化剂浆料涂覆实现性和催化层性能，目前市场上制备膜电极的方式多种多样，主要有ccm(催化剂涂覆膜)法、gde(气体扩散层涂覆电极)或者有序化法。其中gde制备膜电极的技术路线应用在燃料电池膜电极早期，国内外的研究均达到较为成熟阶段。因为气体扩散层由碳基材层和微孔层组成，催化剂浆料需要涂覆在微孔层上。现有的技术方案是通过改性微孔层，达到气体扩散层涂覆电极的效果。
3、现有的技术方案是通过改性微孔层，达到气体扩散层涂覆电极的效果。但是，微孔层的改性会影响其亲疏水性能和导电性，进而影响膜电极的整体性能。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种膜电极催化层及其制备方法，可以解决微孔层的改性会影响其亲疏水性能和导电性，进而影响膜电极的整体性能的技术问题。
2、本专利技术提供的技术方案如下所示：
3、一方
4、微孔层，表面为疏水性涂层；
5、过渡碳层，位于所述微孔层上；
6、催化层，位于所述微孔层上；
7、其中，所述过渡碳层与所述催化层的极性相反，所述过渡碳层的极性为亲水性，所述催化层的极性为疏水性；
8、所述过渡碳层包括以下质量百分比的组分：碳粉6％-15％、亲水性粘结剂3％-10％，其余为水和第一溶剂。
9、在一种示例性的实施例中，所述水和第一溶剂的比例为4:1-6:1。
10、在一种示例性的实施例中，所述过渡碳层的碳粉为具有羧基的含氧官能团。
11、在一种示例性的实施例中，所述亲水性粘结剂包括甲基纤维素、羧甲基纤维素和聚丙烯醇中的任一种。
12、在一种示例性的实施例中，所述第一溶剂包括乙二醇和/或聚丙烯醇。
13、在一种示例性的实施例中，所述催化层包括石墨化碳载体催化剂、高分子聚合物质子导体和第二溶剂。
14、在一种示例性的实施例中，所述催化层包括以下质量百分比的组分：石墨化碳载体催化剂8％-15％、高分子聚合物质子导体2-6wt％、所述第二溶剂中醇60％-70％、水20％-30％。
15、在一种示例性的实施例中，所述催化剂中铂含量为50％，催化剂比表面积为60-100m2/g。
16、在一种示例性的实施例中，所述高分子聚合物质子导体选自全氟磺酸树脂、磺化三氟苯乙烯树脂、聚甲基苯基磺酸硅氧烷树脂、磺化聚苯乙烯、聚乙烯共聚物树脂、磺化苯乙烯和聚全芳香单体树脂中的任一种。
17、在一种示例性的实施例中，所述高分子聚合物质子导体的等效分子量为800-1100g/meq。
18、在一种示例性的实施例中，所述过渡碳层的厚度为2μm-4μm，催化层厚度为3μm-6μm。
19、另一方面，提供了一种膜电极催化层制备方法，所述膜电极制备方法包括：
20、制备过渡碳层的碳粉浆料，并调控为亲水性碳层：将水和第一溶剂的混合溶液先后溶解碳粉和亲水性粘结剂，搅拌预设时间后，进行球磨分散，得到过渡碳层的碳粉浆料；
21、催化剂浆料：通过水对石墨化碳载体催化剂进行润湿，加入高分子聚合物质子导体和第二溶剂后搅拌，得到催化剂浆料；
22、将所述过渡碳层的碳粉浆料涂覆在微孔层上，干燥后得到过渡碳层；
23、将催化剂浆料涂覆在所述过渡碳层上得到所述膜电极催化层。
24、在一种示例性的实施例中，所述机械搅拌时间为1-6小时搅拌速度为150rpm-800rpm，球磨机的转速为800rpm时间为30分钟。
25、在一种示例性的实施例中，搅拌速度为200rpm-1500rpm，再进行高能量分散，选用高压微射流分散，分散压力为50mpa-200mpa。
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1.一种膜电极催化层，其特征在于，所述膜电极催化层包括：
2.根据权利要求1所述的膜电极催化层，其特征在于，所述水和第一溶剂的比例为4:1-6:1。
3.根据权利要求1所述的膜电极催化层，其特征在于，所述过渡碳层的碳粉为具有羧基的含氧官能团。
4.根据权利要求1所述的膜电极催化层，其特征在于，所述亲水性粘结剂包括甲基纤维素、羧甲基纤维素和聚丙烯醇中的任一种。
5.根据权利要求1所述的膜电极催化层，其特征在于，所述第一溶剂包括乙二醇和/或聚丙烯醇。
6.根据权利要求1所述的膜电极催化层，其特征在于，所述催化层包括石墨化碳载体催化剂、高分子聚合物质子导体和第二溶剂。
7.根据权利要求6所述的膜电极催化层，其特征在于，所述催化层包括以下质量百分比的组分：石墨化碳载体催化剂8％-15％、高分子聚合物质子导体2-6wt％、所述第二溶剂中醇60％-70％、水20％-30％。
8.根据权利要求6所述的膜电极催化层，其特征在于，所述催化剂中铂含量为50％，催化剂比表面积为60-100m2/g。
9.根
10.权利要求1至9任一所述膜电极催化层的制备方法，其特征在于，所述膜电极催化层制备方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种膜电极催化层，其特征在于，所述膜电极催化层包括：
2.根据权利要求1所述的膜电极催化层，其特征在于，所述水和第一溶剂的比例为4:1-6:1。
3.根据权利要求1所述的膜电极催化层，其特征在于，所述过渡碳层的碳粉为具有羧基的含氧官能团。
4.根据权利要求1所述的膜电极催化层，其特征在于，所述亲水性粘结剂包括甲基纤维素、羧甲基纤维素和聚丙烯醇中的任一种。
5.根据权利要求1所述的膜电极催化层，其特征在于，所述第一溶剂包括乙二醇和/或聚丙烯醇。
6.根据权利要求1所述的膜电极催化层，其特征在于，所述催化层包括石墨化碳载体催化剂、高分子聚合物质子导体和第二溶剂。
7.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：周超凡，李飞强，方川，张国强，
申请(专利权)人：北京亿华通科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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