【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于燃料电池，特别涉及到一种质子交换膜燃料电池膜电极催化剂浆料及其分散工艺。
技术介绍
1、pemfc通过氢气和氧气的电化学反应产生电能，具有高效、环保的特点。其核心结构包括阳极、阴极和质子交换膜，其中催化剂加速电化学反应，质子交换膜允许质子通过而阻止电子直接传递，从而产生电流。
2、尽管燃料电池技术在航天等领域有所应用，但其在更广泛领域的应用受到成本、功率密度和寿命等因素的限制。当前，降低电堆生产成本是推动燃料电池大规模应用的关键，而膜电极催化层的性能和生产工艺对电池的整体性能至关重要。然而，膜电极制备过程中存在催化剂浆料难分散、催化层内阻大和易开裂等问题，这些挑战限制了燃料电池的产业化。
3、为解决膜电极制备过程中催化剂浆料难分散、催化层内阻大和易开裂等问题，常规方法是降低催化剂浆料分散温度，添加防开裂剂、增稠剂、导电碳纳米管等物质，但低温分散不利于树脂的分散均匀、外部添加剂会影响催化剂性能。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是在于克服现有技术中存在的不足，提供了一种质子交换膜燃料电池膜电极催化剂浆料及其分散工艺。本专利技术通过调节催化剂浆料中的各种醇与水的比例并巧妙地提升催化剂浆料在分散过程中的温度，实现了对催化剂浆料粘度的精确调控，从而确保了浆料在分散过程中能够达到理想的流变特性。这种调节醇与水的比例并优化分散温度的控制策略，不仅促进了催化剂浆料的均匀分散，还显著提升了分散效率，且没有引入非挥发性的物质，为制备高性能催化层提供了坚实的基础
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术实施例提供了一种质子交换膜燃料电池膜电极催化剂浆料，包括催化剂、全氟磺酸树脂溶液、超纯水、异丙醇及乙醇，所述催化剂采用铂碳催化剂、铂钴合金催化剂及三元合金催化剂中的一种或多种，铂载量为40%-70%。
4、第二方面，本专利技术实施例提供了第一方面所述的质子交换膜燃料电池膜电极催化剂浆料的分散工艺，包括以下步骤：
5、（1）称量一定量的催化剂、超纯水、异丙醇、乙醇及全氟磺酸树脂溶液并添加到夹套玻璃杯中；
6、（2）将步骤（1）的混合液采用悬臂式搅拌器或者磁力搅拌器进行搅拌，搅拌过程中，夹套玻璃杯夹层导入温水保温；
7、（3）将步骤（2）制得的催化剂混合液进行高速剪切分散，分散过程中，夹套玻璃杯夹层导入温水保温；
8、（4）将步骤（3）制得的催化剂浆料进行搅拌，搅拌过程中，夹套玻璃杯夹层导入温水保温；
9、（5）将步骤（4）制得的催化剂浆料搅拌并降温到15-20℃，备用。
10、进一步地，步骤（1）中，所述乙醇和异丙醇的质量比为1:10-200，所述乙醇、异丙醇的总质量和超纯水的质量比为1-4:1。
11、进一步地，步骤（2）、（3）和（4）中所述温水的水温控制在30-50℃；
12、步骤（2）和（4）中的搅拌速度控制在200-350转/min，步骤（3）中的搅拌速度控制在8000-15000转/min。
13、进一步地，步骤（2）中采用磁力搅拌器进行搅拌时，所述夹套玻璃杯中提前放入合适的磁石。
14、本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
15、本专利技术通过精确控制催化剂浆料在分散过程中的温度（30℃-50℃），让全氟磺酸树脂能够很好的在溶剂中分散，从而对催化剂形成均匀的包覆，同时优化了催化剂浆料的流变特性，实现了粘度的精确调控，显著提升了催化剂浆料的均匀分散性，提高了分散效率，为制备高性能催化层提供了坚实的基础。
16、通过这种精细的温度调节，浆料中的催化剂得以充分分散，有效避免了局部浓度不均，为涂布工艺创造了均匀的反应环境。此外，该方法在不增加生产成本的前提下，有效降低了催化层内阻，显著提升了膜电极性能，并延长了其使用寿命。
17、本专利技术的创新之处在于对分散过程的精细调控，改善了催化层的微观结构，提高了燃料电池的性能和效率，同时增强了其耐久性和可靠性，为燃料电池技术的商业化和规模化应用提供了技术支撑。
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1.一种质子交换膜燃料电池膜电极催化剂浆料，其特征在于，包括催化剂、全氟磺酸树脂溶液、超纯水、异丙醇及乙醇，所述催化剂采用铂碳催化剂、铂钴合金催化剂及三元合金催化剂中的一种或多种，铂载量为40%-70%。
2.权利要求1所述的质子交换膜燃料电池膜电极催化剂浆料的分散工艺，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的质子交换膜燃料电池膜电极催化剂浆料的分散工艺，其特征在于，步骤（1）中，所述乙醇和异丙醇的质量比为1:10-200，所述乙醇、异丙醇的总质量和超纯水的质量比为1-4:1。
4.根据权利要求2所述的质子交换膜燃料电池膜电极催化剂浆料的分散工艺，其特征在于，步骤（2）、（3）和（4）中所述温水的水温控制在30-50℃；
5.根据权利要求2所述的质子交换膜燃料电池膜电极催化剂浆料的分散工艺，其特征在于，步骤（2）中采用磁力搅拌器进行搅拌时，所述夹套玻璃杯中提前放入合适的磁石。
【技术特征摘要】
1.一种质子交换膜燃料电池膜电极催化剂浆料，其特征在于，包括催化剂、全氟磺酸树脂溶液、超纯水、异丙醇及乙醇，所述催化剂采用铂碳催化剂、铂钴合金催化剂及三元合金催化剂中的一种或多种，铂载量为40%-70%。
2.权利要求1所述的质子交换膜燃料电池膜电极催化剂浆料的分散工艺，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的质子交换膜燃料电池膜电极催化剂浆料的分散工艺，其特征在于，步骤（1）中，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘凯，王崇玲，常志新，史文杰，张义煌，郭显斌，
申请(专利权)人：无锡威孚高科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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