专利名称：低温燃料电池电极用ptfe/c复合粉体及应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及低温燃料电池电极，具体说是一种用于低温燃料电池如质 子交换膜燃料电池(PEMFC)或直接醇类燃料电池(DMFC)用电极构筑 材料PTFE/C复合体粉末及其在电极中的应用。
背景技术：
燃料电池是把化学能高效、环境友好地直接转化为电能的发电装置。 它具有能量密度大，能量转换效率高，无污染，并且可以根据应用的需要 组成不同功率的电池堆等优点，被认为是21世纪高效、节能、环境友好的 发电技术。根据所使用电解质的不同，燃料电池可分为碱性燃料电池(AFC)、 磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池 (SOFC)和质子交换膜燃料电池(PEMFC)等类型。低温燃料电池包括PEMFC 和直接醇类燃料电池(DMFC)，具有工艺简单、开发投入相对较少、可在 室温下快速起动、可根据负载要求设计系统大小及比功率高等特点，特别 适于作为便携式电子产品电源、民用的可移动电源和电动车辆的电源。低温燃料电池如PEMFC的工作原理以燃料气为IV02为例1)氢气通 过管道和流场板分配到阳极，在阳极催化剂作用下，氢分子解离为带正电 的氢离子(即质子)并释放出电子；2)氢离子穿过电解质(质子交换膜) 到达阴极，电子则通过外电路到达阴极。电子在外电路的传递形成电流， 通过适当连接可向负载输出电能；3)在电池阴极，氧气通过管道或流场板 到达阴极。在阴极催化剂作用下，氧与氢离子及电子发生反应生成水。其 中，电极是电化学反应的场所，是低温燃料电池的核心部件。它是由导电 支撑层、微孔层与催化层组成的具有多层结构的气体扩散电极。 一般而言， 支撑层为经憎水处理的碳纸或碳布，微孔层由碳黑和PTFE组成，两者合起 来称为扩散层；催化层由电催化剂(如Pt/C或PtRu/C)和质子传导树脂或 PTFE构成。为保证电化学反应的顺利进行，电极组件必须具备质子、电子、 反应气体和水的连续传递通道。其中电子通道由Pt/C电催化剂承担；气体通 道是由经过憎水处理的疏水性孔道充当，PTFE是常用的憎水剂，未经憎水 处理的孔道充当产物水的传递通道；全氟磺酸树脂(Nafion)，构成IT通道。电极的制备技术根据催化层结构的不同，可分为憎水电极和亲水电极。 其中，憎水电极是目前应用最为广泛的电极制备技术，美国专利(US 4876115)披露该技术的主要制备过程为首先将催化剂与PTFE混合，喷 涂于碳纸表面，再经热处理后，浸渍Nafion溶液，烘干后所得。其中PTFE 起着粘结剂的作用并以此构成憎水通道，可为电极提供良好的气体通道。 但是由于PTFE为绝缘体不传导电极反应中的电子和质子，这样被PTFE所 包裹的催化剂就成为无效催化剂。另外，在电极表面浸渍Nafion溶液虽然 可以扩展三相反应区，增加催化剂与Nafion的接触面积，扩大了质子的传 输通道，但是Nafion溶液通常难以充分地渗入到催化层内部并与催化剂充 分接触(一般只能渗入到催化层内10pm深处)，这样处在靠近气体扩散层 附近的大量催化剂由于无法与电解质(如Nafion树脂)接触，无法参与电 化学反应，成为无效催化剂，此方法制备的膜电极催化剂的利用率一般只 有10—20% (S. Srininvasan， O. A. Velev， A. Parthasarathy， ef a/. J. Power Sources, 1991, 36: 299-320)。亲水电极以Wilson发明的薄层亲水电极(US 5237777)为代表，制备 过程为首先将催化剂、Na+型化Nafion、甘油按一定比例充分混合，涂于 聚四氟乙烯薄膜上，烘干后，高温热压转移到Na+型化的质子交换膜上， 剥除PTFE薄膜后，再将质子交换膜重新质子化处理后制得电极。该方法由 于将催化剂和Nafion溶液直接混合，催化剂能与Nafion充分接触，在一定 的Nafion含量条件下，催化剂利用率与传统憎水电极相比有了明显的提高。 同时该方法将催化层置于膜的两侧，加强了催化层与膜的接触面积，有利 于降低H+的传导阻力，使用该法制备的膜电极具有催化剂载量低，催化剂 利用率高等特点。但是，由于催化层中没有疏水剂，没有独立的供气通道， 02只能通过在Nafion和水相中扩散传输，阻力很大，因此，该催化层厚度 一般控制在10pm以下，以减小02传递阻力。又由于催化层中Nafion和催 化剂具有很强的亲水性，当电极在高电密放电时，随着电极产生的水量的 增加，催化层大部被水淹没，气体难以在催化层中传输，电极性能显著下 降。当使用空气为氧化剂时，水淹现象更为明显。在传统电极结构改进方面，Johnson Matthey公司的Hards等提出了一 种两相法制备电极的方法(US 5501915)，即首先利用冷冻粉碎法制备Pt/C 与Nafion的复合粉末，以此作为亲水相；将PTFE乳液与碳混合后，经热 处理，实现对碳粉的憎水化后，在低温进行研磨制成PTFE/C复合粉末，以 此作为电极的憎水相；将两种粉末在液相中充分混合后，涂覆于扩散层表 面，并在表面上喷涂Nafion溶液制成电极。此方法含有憎水相具有独立的 气体通道，气体传质阻力与亲水电极相比明显减小。同时亲水相中，催化 剂与Nafion能充分接触，保证了催化剂的较高的利用率。但是由于制备过 程中尤其均采用粉末，Nafion和PTFE此时没有粘结剂的作用，其电极的孔 隙率高，电极的内阻大。同时，PTFE/C和Nafion/Pt/C粉末的制备方法，对 设备要求高，难以大规模应用。另外，Uchida等人提出了一种利用Nafion 胶体溶液和PTFE/C复合体制备电极的方法(M.Uchida, Y. Aoyama， N. Eda， etal J. Electrochem. Soc.l995,142:4143 4149)。此方法首先用乙酸丁酯将 Nafion溶液制成Nafion的胶体溶液，同时将PTFE乳液和表面活性剂Trion 及碳粉在胶体磨中充分混合分散，在29(TC下加热后，制成疏水的PTFE/C 粉末。再将Pt/C催化剂和PTFE/C粉末干态混合后加入到Nafion胶体溶液
中，超声波震荡后，制得的催化剂浆料涂在扩散层表面，制成电极。研究 表明该方法制备的电极，具有较高的孔隙率和良好的气体传送能力。但是由于其采用的Nafion胶体溶液，胶体粒子较大，很难与Pt/C催化剂充分接 触，尤其难与催化剂团聚体内部的Pt粒子接触，同时由于釆用催化剂和 PTFE/C同时吸附Nafion胶体粒子，这样也降低了 Nafion与催化剂的接触 机会和PTFE/C的憎7K性，该方法制备的电极催化剂利用率不高，电极性能 提高不明显。此外，人们还发展了利用电化学以及物理溅射等方法进行MEA的制备 技术，虽催化剂的用量降低了很多，但是与传统方法制备的电极相比性能 较差，还无法满足应用的要求。发明内容基于目前电极制备方法中，存在着催化剂利用率不高，电极气体传质 能力弱，易发生水淹现象等问题，本发明的目的在于提供一种电极构筑材 料PTFE/C的制备方法及以此制备低温燃料电池用电极的方法，诣在提高催 化剂的利用率，制备具有优良电化学性能的电极，电极气体传质能力强， 不易发生水淹。本发明利用微波介电加热技术，快速简单、方便地制备PTFE/C纳米复 合体，该复合体为粉末状，无需任何机械研磨，粉体粒径在5 30pm之间。 同时利用液相原位沉淀法将质子导电聚合物负载于催化剂上，制成催化剂/ 质子导电聚合物复合体，随后加入上述PTFE/C复合体，制成电极构筑的基 本结构单元催化剂/质子导电聚合物/PTFE/C复合体，并用于制备电极。具体过程如下a. 首先将导电碳材料用乙醇或异丙醇润湿，随后加入导电碳材料质量 10-100倍的蒸馏水充分搅拌；b. 将PTFE乳液加入经充分分散的上述碳材料的悬浮液中，其中终产物 PTFE/C中PTFE的含量为0.1% 50%，该步骤疏水剂滴加量为产物实际量 的1.5-3倍，再充分搅拌后，70-100 "C加热烘干；c. 将烘干后的PTFE/C复合体前驱物，置于微波炉中，进行微波加热处 理后，得PTFE/C复合体粉末；微波加热时间为1-120分钟，微波频率是 0.896GHz ~ 2.45GHz，微波系统的功率为500W ~ 2000W，得到的PTFE/C 复合粉末；所制得的PTFE/C复合粉体粒径在5 30pm之间。所述导电碳材料为导电性炭黑，碳纤维，活性炭，碳纳米管，碳纳米纤 维或碳微球等;微波加热时间一般为2-30分钟,最好为3-10分钟。 所述复合粉体用于低温燃料电池电极中，具体操作过程如下，a. 首先将催化剂在异丙醇溶液中，机械搅拌或超声分散， 一般10mg 催化剂用5 20g异丙醇分散；b. 将质子导电聚合物溶液，加入到上述催化剂悬浮液中，继续机械搅 拌或超声混合直至质子导电聚合物的质量浓度为2-10%;质子导电聚合物
的添加量为质子导电聚合物占质子导电聚合物和催化剂总质量的15。%- 40 %;c. 在机械或超声搅拌下，加入质子导电聚合物沉淀溶剂到上述质子导 电聚合物/催化剂悬浮液中，制成质子导电聚合物/催化剂复合体；质子传导 聚合物溶液沉淀剂的加入量为质子传导聚合物溶液体积的1.5倍以上；d. 加入经质子导电聚合物沉淀剂分散的PTFE/C复合体，制成质子导 电聚合物/催化剂/PTFE/C复合体；PTFE/C复合体的添加量与质子导电聚合 物/催化剂的质量比为1% 99%;e. 将上述配制好的催化剂浆料，喷涂，丝网印刷或着刮涂于气体扩散 层或者质子传导膜上；f. 将上述方法制备的电极或者催化膜，在热压条件下制成膜电极。 所述质子传导聚合物溶液为全氟磺酸树脂溶液，如Nafion和Flemion;一般质子导电聚合物的添加量为质子导电聚合物占质子导电聚合物和催化 剂总质量的20%-35%，最好在25%-30%左右;质子传导聚合物溶液沉淀剂 为介电常数在3 10的酯类有机溶剂，如;醋酸戊酯，醋酸丙酯，甲酸戊酯， 甲酸丙酯，丙酸丙酯，乙酸丁酯，丁酸乙酯或丁酸丙酯中的一种或几种溶 剂的混合物;PTFE/C复合体的添加量与质子导电聚合物/催化剂的质量比一 般为10% 50%，最好在30%左右。 本发明的优点如下1. 本发明利用微波介电技术，快速、简单、方便、大量地制备PTFE/C 复合体粉末。由于PTFE是一种高分子聚合物，具有很强的韧性和抗剪切能 力，使用一般手段难以得到理想的PTFE/C复合体粉末。目前人们常用的是 低温粉碎法制备PTFE/C微粉首先将PTFE乳液和碳粉混合，烘干后，经高 温焙烧处理，实现PTFE对C的憎水处理。随后，将PTFE/C混合物放入液氮 中冷冻，并在冷冻状态下进行强力机械研磨，最终制得PTFE/C微粉。该方 法制备过程复杂、耗时、耗能、对设备要求高、所得的PTFE/C微粉粒经大， 应用受到限制。微波加热是材料在电磁场中由介电损耗而引起的体加热。 在微波场中，物质分子偶极极化响应速率与微波频率相当，然而在微波作 用下导致的电介质偶极极化往往又滞后于微波频率，使微波场能量损耗并 转化为热能。本发明在制备PTFE/C复合体的过程中，利用碳材料是微波的 敏感材料，能在微波场中快速地升高温度的特性，同时利用PTFE在一定温 度下具有快速热分解的特性。这样在微波处理过程中，PTFE首先熔融包覆 在碳材料的表面，通过进一步微波处理，将碳材料团聚体间粘结的PTFE部 分热分解掉，使得碳材料不能团聚成大块聚集体，所以制得的PTFE/C具有 很小的粉体粒径，无需任何机械研磨处理。本发明的方法与传统方法相比， 在制备过程(该方法无需研磨，在制备中自然形成微粉)、设备要求等方面 具有明显的优越性。2. 本发明利用质子导电聚合物溶液的原位沉淀法，制备具有催化剂/质子
传导聚合物/PTFE/C电极结构基本单元的催化剂浆料，用于制备膜电极。质 子传导聚合物溶液原位沉淀法，即首先将质子导电聚合物溶液与催化剂充 分混合，由于质子传导聚合物为溶液能与催化剂充分的接触并且可渗透到 各催化剂颗粒之间；随后加入质子传导聚合物沉淀剂，将质子传导聚合物 原位地沉淀在催化剂上，这样就保证了质子传导聚合物与催化剂的充分接 触。在加入PTFE/C时，由于质子传导聚合物已固定在催化剂上，降低了 PTFE/C与质子传导聚合物的接触机会，最大限度地保持了 PTFE/C的憎水 性质。其中，PTFE/C起着憎水的作用，提供气体的传质通道，由于其不包 裹催化剂，因此与憎水电极相比具有更高的催化剂利用率。同时，与亲水 电极相比又具有更好的抗水淹能力。
图1 a为本发明制备的30%PTFE/C复合体粉末SEM照片； 图l b为本发明制备的30%PTFE/C复合体粉末EDX谱图； 图2 a为本发明制备的膜电极的电流电压极化曲线； 图2b为本发明制备的膜电极的循环伏安曲线。
具体实施方式
实施例lPTFE/C复合粉体的制备取5.0gVulcanXC-72导电碳黑，用lOmL异丙醇溶液润湿后，加入150mL 去离子水，机械搅拌15min，随后再进行超声处理30min。然后，在机械搅 拌下，缓慢滴加50g 10wt^PTFE乳液，在搅拌下加热烘干，制成PTFE含量 为50wt^的PTFE/C复合体前驱物。将此前驱物放入微波炉(LG WD700， 700 W, 2450 MHz)中，进行微波加热5s停20s的加热程序四次，以去除样品中 残留的水份。随后进行加热20s停60s的加热程序两次，待样品温度降至室温 后，称重，得PTFE含量为30wt^的PTFE/C复合粉体。其SEM照片及EDX谱 图见附图l，从附图la中可见，PTFE/C复合体的粉体粒径在5 30jxm之间， 大部在15nm左右。EDX测试结果(见图lb)表明，该复合体由C， O和F元 素组成，证明本发明的方法可制备出PTFE/C复合体精细粉末。膜电极的制备取20.0mg 50wtXPt/C催化剂(购于Tanaka公司，加入2mL异丙醇溶液， 超声分散15min后，加入133.3mg5wt^Nafion溶液(Dupont公司，继续超声 分散直至分散液重量小于290mg;然后在超声分散下，快速加入3mL丁酸乙 酯溶液，实现Nafion在催化剂表面的原位沉淀；随后加入11.4mg经1.5mL 丁酸乙酯分散的由上述方法制备的30XPTFE/C复合体，继续分散15min后， 直接喷涂于Nafionll2膜的两侧，干燥后得到催化膜。将经憎水和整平处理 的TorayTGPH—030型碳纸置于上述催化膜的两侦lj，在140。C, l.OMPa条件 下，热压90s，制成膜电极组件(MEA)。电极有效面积为2.0cmx2.5cm， 电极Pt载量为0.3mg/cm2。电池测试条件如下电池工作温度80°C， H2/Air
压力0.2/0.2MPa， H2/Air流量分别为50 ml/min和200 ml/min; H乂Air增湿 温度分别为90 。C和85 °C。进行电极电化学活性面积测试时，阴极侧通入Ar， 操作条件同上。附图2为本发明方法制备膜电极的电流电压极化曲线及循环伏安曲线， 其中从附图2a可以看到，本发明方法制备的电极(PTFE/C-PtC/Nafion)的 放电性能与对照物(Pt/C-Nafion)相比，在低电流密度放电时两者性能基本一 致，但随着放电电流的进一步增大，尤其是在放电电流大于0.5A/cr^时，本 发明制备的电极表现出更优良的性能，并且极限电流增大，电极的最大输 出功率提高了30%。从电极的循环伏安曲线(附图2b)上的氢脱附峰上看， 两者没有明显的差别，说明两者的电极的电化学面积基本一致。从以上两 个测试结果，可以得出本发明中，制备PTFE/C对电极的性能的提高有明显 的促进作用，降低电极的传质，并可保持催化剂的利用率不降低。实施例2PTFE/C复合粉体的制备-取5.0g乙炔黑，用10mL异丙醇溶液润湿后，加入500mL去离子水，机械 搅拌15min，随后再进行超声处理30min。然后，在机械搅拌下，缓慢滴加 0.51g 10wtXPTFE乳液，在搅拌下加热烘干，制成PTFE含量为lwt^的 PTFE/C复合体前驱物。将此前驱物放入微波炉(LG WD700, 700 W, 2450 MHz)中，进行微波加热5s停20s的加热程序四次，以去除样品中残留的水 份。随后反复进行加热20s停60s的加热程序，得PTFE含量为0.5wtQ/^的 PTFE/C复合粉体。 膜电极的制备取20.0mg 50wt^Pt/C催化剂(购于Tanaka公司，加入2mL异丙醇溶液， 超声分散15min后，加入70.6mg5wt^Nafion溶液(Dupont公司，继续超声分 散直至分散液重量小于290mg;然后在超声分散下，快速加入2mL醋酸戊酯 溶液，实现Nafion在催化剂表面的原位沉淀；随后加入0.24mg经2mL醋酸 戊酯分散的由上述方法制备的0.5wt^的PTFE/C复合体，继续分散15min后， 直接喷涂于Nafionll2膜的两侧，干燥后得到催化膜。按照实施例l的方法组 装电池并测试。实施例3PTFE/C复合粉体的制备取5.0g乙炔黑，用10mL异丙醇溶液润湿后，加入500mL去离子水，机械 搅拌15min，随后再进行超声处理30min。然后，在机械搅拌下，缓慢滴加 80g 10wtXPTFE乳液，在搅拌下加热烘干，制成PTFE含量为62wt^的 PTFE/C复合体前驱物。将此前驱物放入微波炉(LG WD700, 700 W， 2450 MHz)中，反复进行微波加热5s停20s的加热程序，以去除样品中残留的水
份。随后反复进行加热20s停60s的加热程序，得PTFE含量为50wt^的PTFE/C 复合粉体。膜电极的制备取20.0mg50wt^Pt/C催化剂(购于Tanaka公司，加入2mL异丙醇溶液， 超声分散15min后，加入266.7mg5wt^Nafion溶液(Dupont公司，继续超声 分散直至分散液重量小于290mg;然后在超声分散下，快速加入5mL甲酸戊 酯溶液，实现Nafion在催化剂表面的原位沉淀；随后加入33mg经5mL甲酸 戊酯分散的由上述方法制备的50wt^的PTFE/C复合体，继续分散15min后， 直接喷涂于Nafionll2膜的两侧，干燥后得到催化膜。按照实施例l的方法组 装电池并测试。实施例4PTFE/C复合粉体的制备取5.0g碳纤维，用10mL异丙醇溶液润湿后，加入500mL去离子水，机械 搅拌15min，随后再进行超声处理30min。然后，在机械搅拌下，缓慢滴加 33.3g 10wtXPTFE乳液，在搅拌下加热烘干，制成PTFE含量为40wt^的 PTFE/C复合体前驱物。将此前驱物放入微波炉(LG WD700, 700 W, 2450 MHz)中，反复进行微波加热5s停20s的加热程序，以去除样品中残留的水 份。随后反复进行加热20s停60s的加热程序，得PTFE含量为20wt^的PTFE/C 复合粉体。膜电极的制备取20.0mg50wt^Pt/C催化剂(购于Tanaka公司)，加入2mL异丙醇溶液， 超声分散15min后，加入171.4mg5wt^Nafion溶液(Dupont公司)，继续超 声分散直至分散液重量小于290mg;然后在超声分散下，快速加入4mL丁酸 丙酯溶液，实现Nafion在催化剂表面的原位沉淀；随后加入14.3mg经4mL 丁酸丙酯分散的由上述方法制备的20wt^的PTFE/C复合体，继续分散15min 后，直接喷涂于Nafionll2膜的两侧，干燥后得到催化膜。按照实施例l的方 法组装电池并测试。实施例5PTFE/C复合粉体的制备取5.0g碳纳米管，用10mL异丙醇溶液润湿后，加入500mL去离子水，机 械搅拌15min，随后再进行超声处理30min。然后，在机械搅拌下，缓慢滴 加12.5g 10wt^PTFE乳液，在搅拌下加热烘干，制成PTFE含量为20wt^的 PTFE/C复合体前驱物。将此前驱物放入微波炉(LG WD700， 700 W， 2450 MHz)中，反复进行微波加热5s停20s的加热程序，以去除样品中残留的水 份。随后反复进行加热20s停60s的加热程序，得PTFE含量为10wt%的PTFE/C 复合粉体。
膜电极的制备取20.0mg50wt%Pt/C催化剂(购于Tanaka公司)，加入2mL异丙醇溶液， 超声分散15min后，加入100mg5wt%Nafion溶液(Dupont公司)，继续超声 分散直至分散液重量小于290mg;然后在超声分散下，快速加入2mL丁酸乙 酯溶液，实现Nafion在催化剂表面的原位沉淀；随后加入7.5 mg经2mL丁 酸乙酯分散的由上述方法制备的10wt^的PTFE/C复合体，继续分散15min 后，直接喷涂于Nafkmll2膜的两侧，干燥后得到催化膜。按照实施例l的方 法组装电池并测试。
权利要求
1. —种低温燃料电池电极用PTFE/C复合粉体，其特征在于所述复合粉体采用如下方法制备，a. 首先将导电碳材料用乙醇或异丙醇润湿，随后加入导电碳材料质量 10-100倍的蒸馏水充分搅拌；b. 将PTFE乳液加入经充分分散的上述碳材料的悬浮液中，其中终产物 PTFE/C中PTFE的含量为0.1 % 50% ，该步骤疏水剂滴加量为产物实际量 的1.5-3倍，再充分搅拌后，70-10(TC加热烘千；c. 将烘干后的PTFE/C复合体前驱物，置于微波炉中，进行微波加热处 理后，得PTFE/C复合体粉末；微波加热时间为1-120分钟，微波频率是 0.896GHz 2.45GHz，微波系统的功率为500W 2000W，得到的PTFE/C 复合粉末；所制得的PTFE/C复合粉体粒径在5 30pm之间。
2. 根据权利要求1所述复合粉体，其特征在于所述导电碳材料为导 电性炭黑，碳纤维，活性炭，碳纳米管，碳纳米纤维或碳微球。
3. 根据权利要求1所述复合粉体，其特征在于所述微波加热时间为 2-30分钟。
4. 一种权利要求1所述复合粉体的应用，其特征在于所述复合粉体用于低温燃料电池电极中，具体操作过程如下，a. 首先将催化剂在异丙醇溶液中，机械搅拌或超声分散， 一般10mg 催化剂用5 20g异丙醇分散；b. 将质子导电聚合物溶液，加入到上述催化剂悬浮液中，继续机械搅 拌或超声混合直至质子导电聚合物的质量浓度为2-10%;质子导电聚合物 的添加量为质子导电聚合物占质子导电聚合物和催化剂总质量的15%- 40 %;c. 在机械或超声搅拌下，加入质子导电聚合物沉淀溶剂到上述质子导 电聚合物/催化剂悬浮液中，制成质子导电聚合物/催化剂复合体；质子传导 聚合物溶液沉淀剂的加入量为质子传导聚合物溶液体积的1.5倍以上；d. 加入经质子导电聚合物沉淀剂分散的PTFE/C复合体，制成质子导 电聚合物/催化剂/PTFE/C复合体；PTFE/C复合体的添加量与质子导电聚合 物/催化剂的质量比为1% 99%;e. 将上述配制好的催化剂浆料，喷涂，丝网印刷或着刮涂于气体扩散 层或者质子传导膜上；f. 将上述方法制备的电极或者催化膜，在热压条件下制成膜电极。
5. 根据权利要求4所述复合粉体的应用，其特征在于所述质子传导聚合物溶液为全氟磺酸树脂溶液。
6. 根据权利要求4所述复合粉体的应川，其特征在于所述质子传导聚合物溶液沉淀剂为介电常数在3 10的酯类有机溶剂。
7.根据权利要求6所述复合粉体的应用，其特征在于所述酯类有机溶剂为醋酸戊酯，醋酸丙酯，甲酸戊酯，甲酸丙酯，丙酸丙酯，乙酸丁酯， 丁酸乙酯或丁酸丙酯中的-,中或几种溶剂的混合物。8根据权利要求4所述复合粉体的应用，其特征在于所述PTFE/C复 合体的添加量与质子导电聚合物/催化剂的质量比为10% 50%。
全文摘要
本发明涉及低温燃料电池电极，具体说是低温燃料电池电极用PTFE/C复合粉体，利用微波介电加热技术，快速简单、方便地制备碳载聚四氟乙烯复合体，该复合体制备后自成粉末状，无需任何机械研磨，粉体粒径在5～30μm之间。同时利用液相原位沉淀法将质子导电聚合物如Nafion负载于催化剂上，制成催化剂/质子导电聚合物复合体，随后加入上述PTFE/C复合体，制成电极构筑的基本结构单元-催化剂/质子导电聚合物/PTFE/C复合体，并用于制备电极。利用此方法制备的电极，催化剂利用率在50％以上，并且具有充分的气体、质子、电子和水的传递通道，表现出优良的电化学性能。
文档编号H01M4/86GK101145613SQ20061004776
公开日2008年3月19日 申请日期2006年9月15日 优先权日2006年9月15日
发明者张华民, 梁永民, 王晓丽, 田植群, 衣宝廉, 钟和香 申请人:新源动力股份有限公司