CN101615677A - 用于燃料电池膜电极的电催化剂及其制备方法及燃料电池膜电极 - Google Patents

用于燃料电池膜电极的电催化剂及其制备方法及燃料电池膜电极 Download PDF

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Abstract

本发明涉及燃料电池领域，公开了一种用于燃料电池膜电极的电催化剂及其制备方法及燃料电池膜电极。一种用于燃料电池膜电极的电催化剂，其特征在于：所述电催化剂是在复合载体上担载贵金属制备而成，所述复合载体是保水物质沉积的碳载体；电催化剂中，保水物质的含量为0.3－10wt％；贵金属的含量为10－60wt％。以本发明的电催化剂为阳极催化剂，按照常规的方式制备电极；即可获得保湿性能优良的膜电极；无需构筑一层保水层，也不需要在质子交换膜中加入保水物质，避免了因为保水层以及质子交换膜中保水物质的加入而引起电池内阻增大等问题，为制备免增湿膜电极的一条简单高效的途径。

Description

用于燃料电池膜电极的电催化剂及其制备方法及燃料电池膜电极
技术领域
本发明涉及燃料电池，制备了一种在燃料电池中具有自增湿作用的电催化剂，并且采用这种电催化剂，制得了具有良好自增湿性能的膜电极。
背景技术
在质子交换膜燃料电池(PEMFC)中，水管理对电池性能具有决定性的影响。PEMFC运行时，通常要对反应气体进行外部增湿，保证质子交换膜和电极中有足够的水分，以获得较高的质子传导率和电化学性能。气体增湿一般由复杂的辅助增湿设备完成，增湿系统增加了PEMFC系统的复杂性，提高了PEMFC系统的成本。同时，外部增湿需要消耗大量的能量，降低了燃料电池系统的总输出功率；实际上，质子交换膜燃料电池在运行的过程中在阳极上会产生大量的水，因此，一些研究者希望将这些生成水利用起来，从而实现自增湿或者免增湿的膜电极及相应的燃料电池系统；事实上，开发具有免增湿/自增湿功能的燃料电池膜电极已成为燃料电池领域研究的最为热点的课题之一。
目前的免增湿/自增湿燃料电池膜电极研究主要集中在如下几个方面：1)通过添加保水物质的途径开发具有保湿功能的复合质子交换膜；2)通过在质子交换膜中添加贵金属催化剂的方式制得具有保湿功能的质子交换膜，其原理是利用渗透到膜中的氢气和氧气发生化学反应在膜中生成水来实现膜的保湿；3)在催化层与质子交换膜之间加上一个保湿层来实现免增湿/自增湿；4)在催化层中加入保水物质来实现膜电极的免增湿/自增湿；遗憾的是：到目前为止，这些方法均不能获得理想的免增湿/自增湿效果。另外，也有研究者希望通过对流场的设计和改造来实现自增湿或者免增湿，但是其效果也远远不能满足高性能燃料电池对免增湿膜电极的需要。
Watanabe等人(Watanabe M.，Uchida H.，Seki Y.，et al.J.Electrochem.Soc.，1996，143：3847-3852.)将Pt颗粒和金属氧化物在Nafion溶液中高度分散重铸成膜，Pt颗粒的作用是催化渗透进入膜的H2和O2反应生成水，氧化物的作用是将生成的水保持在膜中。电池测试显示这种复合膜在常压和低湿度条件下(H2加湿温度为20℃，O2不加湿)具有很高的性能以及很好的稳定性，在电流密度为0.9Acm-2时，电池的功率密度可以达到0.63Wcm-2。此后Watanabe及其合者(Watanabe M.，Uchida H.，Emori M.J.Phys.Chem.B，1998，102：3129-3137，Watanabe M.，Uchida H.，Emori M.J.Electrochem.Soc.，1998，145：1137-1141，Uchida H.，Mizuno Y.，Watanabe M.，et al.J.Electrochem.Soc.，2003，150：A57-A62，Hagihara H.，Uchida H.，Watanabe M.Electrochim.Acta，2006，51：3979-3985)对这种方法进行了深入的研究以及优化。但是这种方法存在制备麻烦，免增湿效果不能达到长期稳定的要求.。
中国专利ZL02103832.5公开了一种质子交换膜燃料电池用自保湿复合膜的制备方法，即将质子交换膜和具有保湿功能的涂层复合制成复合膜。该专利的复合膜的制备方法为：将0.1-10μm的无机物或其氧化物、和有机膜成分相同的有机物以及有机溶剂均匀混合，制成浆料，然后涂覆在有机膜表面，烘干、固化即得自保湿复合膜。该法制备过程复杂，而且保湿涂层中无机物或其氧化物粒径过大，会影响质子的传递，从而降低膜电极的性能，因此，该法并不适合于大规模应用于质子交换膜燃料电池。
中国专利ZL02122635.0公开了“一种燃料电池用自增湿复合质子交换膜的制备方法”，该专利申请在低沸点有机醇和水的溶剂中加热溶解全氟磺酸膜，制成全氟磺酸树脂溶液，然后向全氟磺酸树脂溶液中加入含Pt的担载型催化剂和高沸点有机溶剂，将溶液滴加在有机多孔膜表面，加热并真空保存即制得自增湿复合膜。该法在膜中加入催化剂，容易造成阴阳极短路，降低电池性能，因此并不适合于实际应用。
中国专利ZL03140527.4公开了一种“自增湿固体电解质复合膜及其制备工艺”，该固体电解质膜的制备工艺为：使磺化树脂在0.5-8MPa、200-650℃下溶解于无水醇类溶剂中得到A溶液，将结晶水合物在100-600MPa在破碎成5-100nm的颗粒，然后在0.5-8MPa、110-300℃下溶解于无水醇类溶剂中得到B溶液，将两种溶液在0.5-8MPa、200-650℃下混合均匀，然后冷却至150-580℃流延法成膜，室温下干燥后置于80-550℃的惰性环境中进行热处理得到成品膜。该法制备过程复杂，而且所制得的固体电解质复合膜电导率较低。
中国专利ZL200510018545.6公开了一种“燃料电池用免增湿质子交换膜的制备方法”，先将含磺酸侧基的芳杂环聚合物溶解于有机溶剂中形成均匀的聚合物溶液，然后加入氧化物前驱体和无机酸形成的凝胶，超声分散获得均匀的混合液体，最后对膜进行二次掺杂得到免增湿质子交换膜。该法需要二次掺杂，制备繁杂，而且申请者并为给出所制备的免增湿质子交换膜的电池性能。
中国专利ZL200510018740.9公开了一种“具有保水功能的质子交换膜燃料电池芯片的制备方法”，该法先在转移介质表面涂覆催化层，然后在催化层表面涂覆具有保水功能的无极纳米粒子层，最后将两张具有保水功能的电极与质子交换膜通过热压制得燃料电池芯片。该法所制备的保水层会增大膜电极的质子转移电阻。
中国专利ZL200510067575.1公开了“一种自增湿膜电极及其制备方法”，该法通过将亲水性物质加入到阳极催化层，憎水性物质加入到阴极催化层制得自增湿膜电极。该专利所使用的亲水性以及憎水性物质会增大催化层的电荷转移电阻。
中国专利ZL200610015662.1公开了“一种自增湿质子交换膜燃料电池膜电极”，通过在催化层与气体扩散层之间构筑一层由碳粉、粘合剂、亲水性纤维构成的恒湿层来实现膜电极的自增湿。该法所制备的自增湿膜电极的恒湿层会影响到反应气体的扩散。
中国专利ZL200610134078.8公开了“一种碳纳米管增强的自增湿复合质子交换膜及其制备”，该法有两种方案，方案一就是将Pt/CNTs加入到全氟磺酸树脂溶液中，超声分散均匀，铸造成膜，然后在该膜的两侧喷涂一定厚度的全氟磺酸树脂，在120-200℃的真空干燥箱中防止0.5-20h，冷却得到三层复合膜；方案二是将CNTs分别加入到全氟磺酸树脂中，铸造成CNTs的膜，然后将含Pt/SiO2的全氟磺酸树脂溶液喷涂至膜两侧，烘干、冷却得到三层复合膜。该法所制的复合膜由于分层使其电导率降低，而且SiO2的加入会降低膜的质子传导率。
到目前为止，这些方法均不能获得理想的免增湿/自增湿效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于燃料电池膜电极的电催化剂。
本发明的目的还在于提供上述用于燃料电池膜电极的电催化剂的制备方法。
本发明的目的还在于提供一种自增湿/免增湿的燃料电池膜电极，通过使用上述电催化剂来实现膜电极的自增湿/免增湿，使得燃料电池具备优秀的免增湿/自增湿性能。
一种用于燃料电池膜电极的电催化剂，其特征在于：所述电催化剂是在复合载体上担载贵金属制备而成，所述复合载体是保水物质沉积的碳载体；电催化剂中，保水物质的含量为0.3-10wt％；贵金属的含量为10-60wt％。
进一步的，所述保水物质为二氧化硅、二氧化钛、二氧化铈、二氧化锆、三氧化钨及三氧化钼中的一种或一种以上。
进一步的，所述贵金属是铂。
一种用于燃料电池膜电极的电催化剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将保水物质的有机前驱体溶于易挥发有机溶剂中，然后加入已经过预处理的碳载体，在室温下搅拌使保水物质的有机前驱体在碳载体上混合均匀，然后将其置于40-70℃的真空干燥箱中，通过抽真空除去易挥发有机溶剂，将其取出在惰性气体氛围下在200-600℃热处理1-5h，冷却后得保水物质沉积的碳载体，即复合载体；
(2)以步骤(1)中制备好的复合载体为载体，制备复合载体担载贵金属的电催化剂；电催化剂中，保水物质的含量为0.3-10wt％，贵金属含量为10-60wt％。
步骤(2)可采用有机溶胶法、浸渍法、固相还原法等方法制备复合载体担载贵金属的电催化剂。
所述的碳载体为XC-72R碳黑、活性碳等具有良好导电性的碳材料。所述的易挥发有机溶剂包括无水乙醇、丙酮等低沸点有机物。所述的保水物质为二氧化硅、二氧化钛、二氧化铈、二氧化锆、三氧化钨、三氧化钼等亲水性氧化物，或者两种或两种以上的这些氧化物的复合体。所述的保水物质的有机前驱体为硅、钛等的有机物，如：正硅酸乙酯、钛酸乙酯等。
一种燃料电池膜电极，包括质子交换膜、阳极和阴极，质子交换膜夹在两电极之间，其特征在于，以上述的电催化剂为阳极催化剂。
进一步的，膜电极的阴极催化剂也采用上述电催化剂。
免增湿膜电极的制备：上述电催化剂为阳极催化剂，以商用催化剂或上述电催化剂为阴极催化剂，采用直接涂膜技术按照常规电极制备程序即可制备出自增湿/自保湿性能良好的膜电极。
与现有的燃料电池免增湿技术相比，本发明具有如下优点：
(1)通过特定物质处理催化剂载体的方式，即可获得性能优良的具有自增湿/自保湿功能的燃料电池催化剂，直接采用这种催化剂，按照常规的方式制备电极；即可获得保湿性能优良的膜电极；无需构筑一层保水层，也不需要在质子交换膜中加入保水物质，避免了因为保水层以及质子交换膜中保水物质的加入而引起电池内阻增大等问题，因此该途径为制备免增湿膜电极的一条简单高效的途径；对于大规模制备质子交换膜燃料电池的免增湿膜电极极为有利；
(2)本发明的方法制备的具有免增湿功能的催化剂，不需要特别的仪器设备，制备过程简单，能够实现催化剂的大规模制备；
(3)采用本发明所制备的催化剂制作的膜电极，在以氢为燃料、空气为氧化剂，两种气体均完全不增湿的条件下，表现出的免增湿性能好于以前报道的研究结果。
附图说明
图1是采用含有0.3wt％的二氧化硅的Pt/SiO2/C催化剂作为阳极催化剂制得的膜电极在氢气-空气燃料电池中的性能曲线；
图2是采用含有3wt％的二氧化硅的Pt/SiO2/C催化剂作为阳极催化剂制得的膜电极在氢气-空气燃料电池中的性能曲线；
图3是采用含有6wt％的二氧化硅的Pt/SiO2/C催化剂作为阳极催化剂制得的膜电极在氢气-空气燃料电池中的性能曲线；
图4是采用含有9wt％的二氧化硅的Pt/SiO2/C催化剂作为阳极催化剂制得的膜电极在氢气-空气燃料电池中的性能曲线；
图5是采用含有3wt％的二氧化硅的Pt/SiO2/C催化剂制得的膜电极和采用商品的Pt/C催化剂作为阳极催化剂制得的膜电极在氢气-空气燃料电池中的性能对比曲线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步阐述，本发明并不限于此。
本发明的具体实施方式按照如下：先以保水物质的有机前驱体与碳载体制备成复合载体，然后以有机溶胶法将贵金属上载至复合载体制备成电催化剂，以本发明的电催化剂为阳极催化剂，商业催化剂或本发明的电催化剂为阴极催化剂，制备成膜电极，然后装配成电池。
实施例1
(1)复合载体的制备：取0.0155g正硅酸乙酯加入3ml乙醇中，然后加入1克经过氧化及热处理的XC-72R炭黑，在室温下搅拌15分钟使正硅酸与炭黑均匀分散，然后在40℃的真空干燥箱中，抽真空脱去残余的乙醇，然后在惰性气氛下在300℃热处理3h，冷却；即制得含有二氧化硅的碳复合载体材料；可表示为SiO2/XC-72R或者SiO2/C；
(2)电催化剂的制备：以步骤(1)中制备好的复合载体为载体，采用专利ZL200510102382.X所述的有机溶胶法制备了复合载体担载贵金属的电催化剂；其具体做法为：以丙酮和乙二醇的混合物为溶剂，以乙二醇为还原剂，以氯铂酸为铂的前驱体，柠檬酸钠为络合剂，120℃下在高压釜中反应8小时，然后经过中和解胶、洗涤、干燥而制得电催化剂；
制备的电催化剂中，铂含量为25wt％，SiO2含量为0.3wt％。
(3)免增湿膜电极的制备：使用以上催化剂为阳极及阴极催化剂，采用一种光照下直接涂膜技术(ZL200610035275.4)制备了膜电极，阳极及阴极的铂载量分别为0.1mg/cm2和0.2mg/cm2；具体步骤如下：(A)将经过过氧化氢氧化和硫酸溶液酸处理过的质子交换膜固定在框架模具上；(B)将固定好质子交换膜的模具置于红外灯下，用喷枪均匀地将一定量的催化剂浆料喷洒在质子交换膜的两面，构成阴极和阳极；(C)催化剂的浆料中，催化剂与干Nafion的比例为2.5∶1；采用异丙醇作为溶剂。
(4)膜电极的测试：在Arbin FCTS燃料电池电池系统中对制得的膜电极的性能进行了测试，将步骤(3)制得的膜电极装于一个小型测试电池中，先在加湿条件下对膜电极进行活化处理，氢气及空气的加湿温度及电池温度均为60℃，然后将空气及氢气的露点加湿器的温度均降低至室温，即在不增湿的条件下对电极的性能进行测试，电池温度为50℃，记录不同时间时0.6V电压下的电流密度。
得到的结果如图1所示，5小时内，电流密度从900mA/cm2下降至450mA/cm2，然后在20小时基本稳定不变，表现出了一定的免增湿效果。
实施例2
除加入的正硅酸乙酯的量为0.155g，最后制得的催化剂中SiO2含量为3％外，其他步骤完全与实施例1相同。
结果表明：采用SiO2含量为3％的Pt/SiO2/C催化剂制得的膜电极表现出了非常好的免增湿效果，3小时内，电流密度仅降低200A/cm2(从900mA/cm2下降至700mA/cm2)，然后在20小时内基本稳定不变(见图2)。
对比实施例
除采用不含二氧化硅的商品Pt/C催化剂(Johnson Matthey，Hispec 4100，40wt％Pt)取代实施例1中的复合催化剂外，其他膜电极制备步骤和测试步骤与实施例1中的步骤(3)和(4)相同；
结果表明：不含二氧化硅的催化剂制得的膜电极没有免增湿能力，3小时内，电流密度即从900mA/cm2下降至100mA/cm2以下(见图5)。
实施例3
除加大了正硅酸乙酯的用量，并采用丙酮取代无水乙醇作为正硅酸乙酯的分散介质，使得最后制得的催化剂Pt/SiO2/C中的SiO2含量为6％外，其他同实施例1。
结果见图3和表1。其免增湿效果低于含二氧化硅3％的催化剂制得的膜电极。
实施例4
除采用的正硅酸乙酯的量为0.465g，最后制得的催化剂Pt/SiO2/C中的SiO2含量为9％，浸渍正硅酸乙酯后在惰性气氛中焙烧的温度和时间分别为600℃和1小时外，其他同实施例1。
结果见图4和表1，其免增湿效果低于含二氧化硅3％的催化剂制得的膜电极，也低于二氧化硅含量为6％的催化剂制得的膜电极。
实施例5
(1)复合载体的制备：取0.5g正硅酸乙酯加入3ml乙醇中，然后加入1克经过氧化及热处理的XC-72R炭黑，在室温下搅拌15分钟使正硅酸与炭黑均匀分散，然后在70℃的真空干燥箱中，抽真空脱去残余的乙醇，然后在惰性气氛下在200℃热处理5h，冷却；即制得含有二氧化硅的碳复合载体材料；可表示为SiO2/XC-72R或者SiO2/C；
(2)电催化剂的制备：以步骤(1)中制备好的复合载体为载体，采用专利(ZL 200510102382.X)所述的有机溶胶法制备了复合载体担载的贵金属电催化剂；其具体做法为：以丙酮和乙二醇的混合物为溶剂，以乙二醇为还原剂，以氯铂酸为铂的前驱体，柠檬酸钠为络合剂，在高压釜中反应制得催化剂；
步骤(2)中所述的复合载体担载的贵金属电催化剂的铂含量为10wt％，SiO2含量为10％
(3)免增湿膜电极的制备：同实施例1。
(4)膜电极的测试：同实施例1，但是电池温度为60℃。
得到的结果如表1所示，5小时内，电流密度从870mA/cm2下降至430mA/cm2，20小时内降低至310mA/cm2，表现出了一定的免增湿效果。
实施例6
(1)复合载体的制备：取0.155g正硅酸乙酯加入3ml乙醇中，然后加入1克经过氧化及热处理的XC-72R炭黑，在室温下搅拌15分钟使正硅酸与炭黑均匀分散，然后在40℃的真空干燥箱中，抽真空脱去残余的乙醇，然后在惰性气氛下在400℃热处理3h，冷却；即制得含有二氧化硅的碳复合载体材料；可表示为SiO2/XC-72R或者SiO2/C；
(2)电催化剂的制备：以步骤(1)中制备好的复合载体为载体，采用专利(ZL 200510102382.X)所述的有机溶胶法制备了复合载体担载的贵金属电催化剂；其具体做法为：以丙酮和乙二醇的混合物为溶剂，以乙二醇为还原剂，以氯铂酸为铂的前驱体，柠檬酸钠为络合剂，在高压釜中反应制得催化剂；
步骤(2)中所述的复合载体担载的贵金属电催化剂的铂含量为60wt％，SiO2含量为3wt％；
(3)免增湿膜电极的制备：同实施例1。
(4)膜电极的测试：同实施例5。
得到的结果如表1所示，5小时内，电流密度从920mA/cm2下降至730mA/cm2，20小时内下降至705mA/cm2；表现出良好的免增湿效果。
实施例7
除采用正硅酸乙酯和钛酸正丁酯代替正硅酸乙酯，催化剂组成为Pt/SiTiOx/C，其中Si∶Ti＝1∶1，钛硅氧化物的含量为3.5％，铂含量为25wt％外，其它均与实施例1相同。
如表1所示，5小时内，电流密度从900mA/cm2下降至750mA/cm2，然后在20小时基本稳定不变，表现出了良好的免增湿效果。
实施例8
除采用锆酸正丁酯代替钛酸正丁酯外，催化剂组成为Pt/SiZrOx/C，其中Si∶Zr＝1∶1，锆硅氧化物的含量为3.5％，其它与实施例7相同。
如表1所示，5小时内，电流密度从920mA/cm2下降至730mA/cm2，然后在20小时基本稳定不变，表现出了良好的免增湿效果。
实施例9
除采用有机钼酸酯代替钛酸正丁酯外，催化剂组成为Pt/SiMoOx/C，其中Si∶Mo＝1∶1，钼硅氧化物的含量为3.5％，其它与实施例7相同。
如表1所示，5小时内，电流密度从930mA/cm2下降至760mA/cm2，然后在20小时基本稳定不变，表现出了良好的免增湿效果。
实施例10
除采用有机钨酸酯代替钛酸正丁酯外，催化剂组成为Pt/SiWOx/C，其中Si∶W＝1∶1，钼硅氧化物的含量为3.5％，其它与实施例7相同。
如表1所示，5小时内，电流密度从920mA/cm2下降至730mA/cm2，然后在20小时基本稳定不变，表现出了良好的免增湿效果。
实施例11
直接将硝酸铈溶解于乙醇，不采用钛酸正丁酯外，催化剂组成为Pt/SiCeOx/C，其中Si∶Ce＝1∶1，铈硅氧化物的含量为3.5％，其它与实施例7相同。
如表1所示，5小时内，电流密度从890mA/cm2下降至740mA/cm2，然后在20小时基本稳定不变，表现出了良好的免增湿效果。
实施例12
(1)复合载体的制备：除正硅酸乙酯的量为0.155g外，其它同实施例1。
(2)电催化剂的制备：以步骤(1)中制备好的复合载体为载体，采用固相还原技术制备了复合载体担载贵金属的电催化剂；其具体做法为：一定量的氯铂酸溶于乙醇与水的混合溶剂，加入柠檬酸钠络合剂，加入步骤(1)制得的复合载体，超声15分钟，然后置于70℃真空干燥箱中干燥；搅拌下喷洒甲酸钠溶液，40℃真空干燥箱中干燥，然后升温至100℃使铂还原；制得电催化剂；
制备的电催化剂中，铂含量为25wt％，SiO2含量为3wt％。
(3)免增湿膜电极的制备：同实施例1。
(4)膜电极的测试：同实施例1。
得到的结果如表1所示，5小时内，电流密度从880mA/cm2下降至630mA/cm2，20小时内下降至603mA/cm2，表现出了一定的免增湿效果。但是总体性能不如使用有机溶胶法制得的同类催化剂。
实施例13
(1)复合载体的制备：除正硅酸乙酯的量为0.155g外，其它同实施例1。
(2)电催化剂的制备：以步骤(1)中制备好的复合载体为载体，采用浸渍法制备了复合载体担载贵金属的电催化剂；其具体做法为：一定量的氯铂酸溶于乙醇与水的混合溶剂，加入柠檬酸钠络合剂，加入步骤(1)制得的复合载体，超声15分钟，然后置于70℃真空干燥箱中干燥；干燥过的样品置于管试电炉中，在200℃还原3小时，制得电催化剂；
制备的电催化剂中，铂含量为25wt％，SiO2含量为3wt％。
(3)免增湿膜电极的制备：同实施例1。
(4)膜电极的测试：同实施例1。
得到的结果如表1所示，5小时内，电流密度从910mA/cm2下降至670mA/cm2，20小时内下降至620mA/cm2，表现出了一定的免增湿效果。但是总体性能不如使用有机溶胶法制得的同类催化剂。
表1各实施例的测试结果对比
实施例 催化剂 起始电流密度mA/cm2   5小时后电流密度mA/cm2 20小时后电流密度mA/cm2
  1   Pt/SiO2/C(0.3％SiO2)   910   550   480
  对比   Pt/C(JM40％)   900   88   -
  2   Pt/SiO2/C(3％SiO2)   910   740   710
  3   Pt/SiO2/C(6％SiO2)   910   670   610(10小时)
  4   Pt/SiO2/C(9％SiO2)   920   730   710
  5   Pt/SiO2/C   870   430   310
  6   Pt/SiO2/C   910   730   705
  7   Pt/SiTiOx/C   900   750   725
  8   Pt/SiZrOx/C   920   730   710
  9   Pt/SiMoOx/C   930   760   730
  10   Pt/SiWOx/C   920   730   700
  11   Pt/SiCeOx/C   890   740   710
  12   Pt/SiO2/C(固相还原)   880   630   603
  13   Pt/SiO2/C(浸渍法)   910   670   630

Claims (9)

1、一种用于燃料电池膜电极的电催化剂，其特征在于：所述电催化剂是在复合载体上担载贵金属制备而成，所述复合载体是保水物质沉积的碳载体；电催化剂中，保水物质的含量为0.3-10wt％；贵金属的含量为10-60wt％。
2、根据权利要求1所述的电催化剂，其特征在于：所述保水物质为二氧化硅、二氧化钛、二氧化铈、二氧化锆、三氧化钨及三氧化钼中的一种或一种以上。
3、根据权利要求1或2所述的电催化剂，其特征在于：所述贵金属是铂。
4、一种用于燃料电池膜电极的电催化剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将保水物质的有机前驱体溶于易挥发有机溶剂中，然后加入已经过预处理的碳载体，在室温下搅拌使保水物质的有机前驱体在碳载体上混合均匀，然后将其置于40-70℃的真空干燥箱中，通过抽真空除去易挥发有机溶剂，将其取出在惰性气体氛围下在200-600℃热处理1-5h，冷却后得保水物质沉积的碳载体，即复合载体；
(2)以步骤(1)中制备好的复合载体为载体，制备复合载体担载贵金属的电催化剂；
电催化剂中，保水物质的含量为0.3-10wt％，贵金属含量为10-60wt％。
5、根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于步骤(2)采用有机溶胶法、浸渍法或固相还原法制备复合载体担载贵金属的电催化剂。
6、根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于所述保水物质为二氧化硅、二氧化钛、二氧化铈、二氧化锆、三氧化钨及三氧化钼中的一种或一种以上。
7、根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于所述易挥发有机溶剂为乙醇或丙酮。
8、一种燃料电池膜电极，包括质子交换膜、阳极和阴极，质子交换膜夹在两电极之间，其特征在于，以权利要求1所述的电催化剂为阳极催化剂。
9、根据权利要求8所述的燃料电池膜电极，其特征在于，以权利要求1所述的电催化剂为阴极催化剂。
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