CN110190310B - 一种提升燃料电池催化剂及膜电极耐久性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提升燃料电池催化剂及膜电极耐久性的方法。该方法采用含有多重组分混合物对铂基催化剂进行处理，或者将部分组分直接添加到催化剂层中，从而制备得到高耐久性燃料电池催化剂或膜电极；所述含有多重组分混合物包括稳定纳米粒子的氧化物组分、调变催化剂表面性能的调变剂组分、活性自由基淬灭剂组分及抑制碳载体腐蚀的抑制剂组分中的一种以上；所述部分组分包括自由基淬灭剂组分或催化剂表面调变组分中的一种以上。本发明对于解决燃料电池稳定性/耐久性不足的问题，对于促进燃料电池汽车产业的发展具有十分重要的作用。

Description

一种提升燃料电池催化剂及膜电极耐久性的方法
技术领域
本发明涉及质子交换膜燃料电池领域，涉及一种提升燃料电池催化剂及膜电极耐久性的方法。
背景技术
质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种无需经过燃料燃烧过程，可以直接将燃料的化学能转化为电能的发电装置，具有能量转化效率高、零排放、低噪音和能在低温下快速启动等优点，被誉为是21世纪最为重要的新能源技术，在军事、交通(汽车等)、通讯等方面具有广阔的应用前景。膜电极(MEA)是质子交换膜燃料电池的最为关键的部件，它的性能和耐久性的好坏直接决定着燃料电池的性能和寿命。膜电极主要由聚合物电解质膜(质子交换膜)、阴阳极催化层、气体扩散层三部分组成。目前质子交换膜燃料电池大规模商业化存在的最大问题之一是其耐久性不足，一般认为：膜电极中催化剂及质子交换膜的衰减和老化，是导致质子交换膜燃料电池性能下降甚至失效的主要原因。因此，提升膜电极的耐久性已成为燃料电池领域最为重要的研究课题。
目前使用的燃料电池催化剂通常是将Pt等活性组分的纳米粒子负载在碳载体上制备而成，研究发现：在燃料电池的运行条件下，特别是在燃料电池汽车的运行条件下，Pt催化剂极易发生失活老化，从而引起膜电极及燃料电池性能的衰减。主要老化原因包括：(1)Pt纳米粒子在催化剂载体表面发生迁移、团聚，使得催化剂的有效活性比表面积降低；(2)由于表面能的差异，铂从小颗粒上发生溶解并沉积到更大的纳米颗粒上，并且溶解的铂会与从阳极侧透过的H2反应后沉积在膜中(奥士特瓦尔德熟化)；(3)由于催化剂载体腐蚀使得Pt颗粒脱落。这些老化现象也会导致Pt纳米颗粒的长大，从而引起催化剂电化学活性比表面积(ECSA)减少和燃料电池稳定性及耐久性的降低。另外，氧气在阴极催化剂上还原时，不可避免地会产生少量过氧化氢分子，过氧化氢分子分解生成的羟基自由基会对离子导体聚合物(包括质子交换膜和用作催化剂粘合的离子聚合物)进行攻击，使其中的磺酸根发生脱落，造成催化层质子传导能力下降，甚至经由催化层进入到质子交换膜,对质子交换膜的骨架结构进行破坏，也会引起膜电极及燃料电池的稳定性/耐久性降低。
因此，提高铂基催化剂的稳定性，有效抑制铂纳米颗粒的迁移、团聚、溶解再沉积长大，有效抑制碳载体腐蚀，有效清除活性自由基，减少活性自由基对质子交换膜的氧化攻击，对于提升燃料电池的寿命具有十分重要的意义。
中国专利申请201010102464.5公开了“一种燃料电池复合催化剂、高耐久性膜电极及制备方法”，该专利中通过在催化剂中添加了具有高比表面积、高吸附特性的多孔材料，通过多孔材料吸附迁移的催化剂离子或颗粒，减缓因催化剂流失造成的催化活性下降。该方法虽然能一定程度减缓Pt金属的流失，但却不能改善铂颗粒的迁移团聚以及碳腐蚀引起的老化。
中国专利申请201510919461.3公开了“一种燃料电池催化层结构及其制备”，该专利中通过在催化层制备浆料中掺杂具有自由基淬灭功能的添加剂，从而达到提高燃料电池稳定性的目的。而添加自由基淬灭剂并不能抑制Pt纳米粒子的迁移及团聚，也不能解决碳载体的氧化腐蚀问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提升燃料电池催化剂及膜电极耐久性的方法，针对电池运行过程中铂基催化剂容易发生失活老化、碳载体腐蚀以及活性自由基对离聚物及质子交换膜的破坏，使得电极耐久性和稳定性下降等问题，通过采用含有多重组分(稳定纳米粒子的氧化物组分、调变催化剂表面性能的调变剂组分、活性自由基淬灭剂组分及抑制碳载体腐蚀的抑制剂组分等)混合物对铂基催化剂进行处理，或者将部分组分直接添加到催化剂层，实现有效抑制铂基催化剂的老化、抑制碳载体的氧化腐蚀、保护离聚物不受活性自由基攻击，从而提升膜电极及燃料电池的耐久性。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：将稳定纳米粒子的氧化物组分、调变催化剂表面性能的调变剂组分、活性自由基淬灭剂组分及抑制碳载体腐蚀的抑制剂组分中的两种以上组分对铂基催化剂进行处理，或直接将某些组分直接添加进催化层中，从而制备得到高耐久性燃料电池催化剂或膜电极。
优选地，所述稳定纳米粒子的氧化物组分包括氧化锆、氧化锡、氧化硅、氧化钛中的一种或两种，沉积在催化剂表面的这些氧化物薄层可通过含有锆、锡、硅、钛等元素的化合物经过适当的化学处理方式得到，或直接将氧化物添加进催化层的方式实现处理；其中氧化物质量占催化层质量的0.5％-30％。
优选地，所述调变催化剂表面性能的调变剂组分主要包括但不限于聚四氟乙烯(PTFE)乳液、聚偏氟乙烯(PVDF)乳液或氟碳树脂等的氟碳化合物。其中调变剂组分的添加量为阴极催化剂质量的5％-40％，通过调变剂组分对催化剂的处理或直接将其掺杂进催化层的方式添加。
优选地，所述活性自由基淬灭剂组分主要包括MnO2、CeO2、Ag2O中的一种或两种，这些氧化物可通过含有锰、铈、银的化合物在催化剂表面经过合适的处理得到，也可以通过直接添加这些氧化物到催化剂成而实现，活性自由基淬灭剂组分占催化剂质量的0.1％-10％。
优选地，抑制碳载体腐蚀的抑制剂组分主要包括但不限于二氧化硅、二氧化钛、二氧化锡、三氧化二锑、二氧化铱等，抑制碳载体腐蚀的抑制剂组分占催化剂质量的0.1％-10％，通过前驱体对催化剂的处理或直接将其掺杂进催化层的方式发挥作用。
优选地，所述铂基催化剂选自Pt/C、Pt和Pt-M/C的至少一种，M主要选自但不限于Co、Pd、Ru、Ir、Mo、Cu、Ni中的一种或两种，铂或铂合金含量为20％-80％。
所述的催化剂处理方法，最为典型的方法是：将各相关组分(如：硅、铈、钛等)的有机物前驱体(如：正硅酸乙酯，钛酸酯等)或无机前驱体溶解于有机溶剂或者有机-无机混合溶剂，制得合适浓度的含有各组分的溶液或者分散体系，将计量结果的Pt/C或者Pt-M/C催化剂加入溶液中等量浸渍(溶液量基本和固体物量等体积)，超声一定时间后，然后在一定温度的水浴中控制水解和挥发蒸干，然后在一定温度下的惰性气氛中热处理一定时间。此时，氧化硅等各相关组分在催化剂粒子表面形成了一层非常薄的薄膜，使得Pt的纳米粒子的迁移和团聚受到抑制，碳载体受到保护。
催化剂的处理方法还包括其它物理或者化学的方法将多组分体系覆盖在催化剂表面。
所述的膜电极的制备方法如下，
取上述经过稳定化处理的催化剂、加入一定量的全氟磺酸树脂离聚物、乙醇或者异丙醇作为溶剂混合均匀，经过超声处理制成催化剂浆料，按照催化剂处理方式(处理剂所含组分)的不同，在催化剂浆料中添加或者不添加适量自由基淬灭剂、表面修饰剂等，制得含有多重成分的催化剂浆料，将浆料喷涂于质子交换膜上，与碳纸热压，即制得膜电极。
本发明中，自由基淬灭剂纳米粒子也可同时添加到气体扩散层的微孔层中。
质子交换膜燃料电池在运行过程中，铂基催化剂上的贵金属颗粒容易发生迁移、团聚、奥斯瓦尔德熟化效应(小颗粒溶解再沉积到大的纳米颗粒上)，以及碳载体的氧化侵蚀，导致Pt纳米颗粒变大，电化学活性比表面积(ECSA)减少，燃料电池稳定性及耐久性降低。本发明针对上述问题，提出了一种提高燃料电池催化剂及膜电极耐久性的方法，采用含有多重组分(稳定纳米粒子的氧化物组分、调变催化剂表面性能的调变剂组分、活性自由基淬灭剂组分及抑制碳载体腐蚀的抑制剂组分等)混合物对催化剂进行处理，或者将部分组分直接添加到催化剂层，可有效抑制活性组分Pt纳米颗粒的迁移和团聚长大，有效清除活性自由基，抑制碳载体腐蚀，有效调变催化剂的表面状态，从而实现了催化剂及膜电极耐久性的大幅度提升。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1.通过多组分氧化物薄膜对铂基催化剂的稳定化处理，铂纳米粒子的迁移、团聚以及碳载体的腐蚀可得到有效抑制，使得膜电极的耐久性得到大大提升。
2.通过添加表面调变剂对催化剂表面进行调变，不仅能够解决由于添加氧化物所带来的催化层亲水性增加的不良影响，改善了传质效果，而且能够提升催化剂的稳定性，减少贵金属离子的流失。
3.通过自由基淬灭剂组分及抑制碳载体腐蚀的抑制剂组分，可以保护质子导体离聚物以及质子交换膜免受自由基的攻击，并且减少碳腐蚀，从而大大提高膜电极及燃料电池的稳定性。
附图说明
图1为比较例1制备的膜电极在加速老化10000圈前后的极化曲线图；
图2为比较例2制备的膜电极在加速老化20000圈前后的极化曲线图；
图3为实施例1制备的膜电极在加速老化30000圈前后的极化曲线图；
图4为实施例1、比较例1和比较例2的ECSA衰减曲线；
图5为组装的膜电极结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的发明目的作进一步详细地描述，实施例不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施例。除非特别说明，本发明采用的材料和加工方法为本技术领域常规材料和加工方法。
实施例1
催化剂的稳定化处理：首先制备氧化锆修饰的Pt/C催化剂，将190mg的四氯化锆、3ml氨水和20ml丙醇至于烧杯中超声分散均匀，再把500mg的Pt含量为40％的Pt/C催化剂(Johnson Matthey)加进烧杯中浸，并加入10ml苯溶剂于5℃下搅拌反应2h，经过滤分离除去氯化铵，再加20ml的水进行水解沉淀、过滤，80℃下干燥、300℃下煅烧、再经过研磨粉碎得到氧化锆修饰的Pt/C催化剂，其中氧化锆质量含量为15％，Pt质量含量占35％。
膜电极制备：①制备阴极催化剂浆料，称取上述氧化锆稳定化处理催化剂，用蒸馏水润湿后，加入异丙醇、聚四氟乙烯乳液(质量分数为5％)和全氟磺酸聚合物溶液(5wt％Nafion，DuPont)，混合后经超声波震荡分散成催化剂浆料，在红外灯照射下，涂敷在2.5cm×2.5cm的Nafion211质子交换膜的一侧，然后在50℃下热处理30分钟，即制得阴极催化层，其中Pt的载量为0.25mg cm-1。②制备阳极催化剂浆料，称取适量的Pt含量为40％的Pt/C催化剂(JohnsonMatthey)用蒸馏水润湿后，加异丙醇和全氟磺酸聚合物溶液(5wt％Nafion，DuPont)，混合后经超声波震荡分散成催化剂浆料，在红外灯照射下，涂敷在质子交换膜的另一侧，然后在50℃下热处理30分钟，即制得阳极催化层，其中Pt的载量为0.05mg cm-1。从而制得具有阴阳极催化层的CCM型电极。③将上述CCM电极夹在两张制备好的气体扩散层中间，将其热压形成膜电极。(如图3所示的膜电极结构进行组装)。
测试条件说明：将膜电极置于单电池中，在电池温度为70摄氏度，阴阳极完全增湿和不完全增湿的条件下，活化处理6小时，反复放电使其充分活化，电池性能测试条件如下：燃料气体为氢气，氧化剂为空气，电池温度为70℃，阴阳极背压均为30psi，阴阳极相对湿度为30％和100％。对上述膜电极进行加速老化测试，其中加速老化条件为：电池温度80℃，阴极进氮气，阳极进氢气，阴阳极相对湿度均为100％，背压为0psi，对单电池进行0.6V(3s)～0.95(3s)的方波循环30000圈。并测试前后性能曲线以及ECSA变化。
如图3所示，实施例1在加速老化30000圈前后，0.8A/cm2的电压由710.3mV下降至683.7mV，衰减了26.6mV。根据图4的实施例1曲线，经过加速老化30000圈后的ECSA衰减了54.8％。
比较例1
采用相同方法，与实施例1的区别在于阴极催化层所添加的催化剂为40％的Pt/C催化剂(Johnson Matthey)，催化剂不经过氧化物处理，以及不添加聚四氟乙烯乳液。如图1所示，比较例1在加速老化10000C前后，0.8A/cm2的电压由710mV下降至655mV，衰减了55mV。根据图4的比较例1曲线，经过加速老化10000圈后比较例1的ECSA衰减了79.7％
比较例2
采用相同方法，与实施例1的区别在于阴极催化层不添加聚四氟乙烯乳液。如图2所示，比较例1在加速老化20000C前后，0.8A/cm2的电压由705mV下降至672.5mV，衰减了33mV。根据图4的比较例2曲线，经过加速老化20000圈后比较例2的ECSA衰减了53％
如上性能衰减的数据以及通过图1-4可以看出，使用有氧化物包覆的铂基催化剂以及在催化层中添加疏水性高分子聚合物可以大大缓解催化剂的老化所带来的性能衰减。
实施例2
将四氯化锡、硝酸铈溶解于乙醇-水混合溶剂中，制得含有20mg四氯化锡和6mg硝酸铈的分散体系，将200mg的Pt/C催化剂加入溶液中等量浸渍(溶液量基本和固体物量等体积)，超声2h时间后，然后在65℃的水浴中控制水解和挥发蒸干，然后在300℃的惰性气氛中热处理2h。此时，氧化锡和氧化铈组分在催化剂粒子表面形成了一层非常薄的薄膜，使得Pt的纳米粒子的迁移和团聚受到抑制，碳载体受到保护。在制备膜电极时，在阴极催化剂浆料中添加上述催化剂质量20wt％的PTFE作为表面修饰剂，制备得阴极催化剂浆料，其他步骤与实施例1一致。这样制备得到膜电极的Pt颗粒稳定性大大提升、碳载体耐腐蚀性加强、质子导体离聚物得到保护，添加了PTFE使得表面性能改善，传质阻力降低。
实施例3
将四氯化锡、硝酸锰、PTFE溶解混合于乙醇-水混合溶剂中，制得含有30mg四氯化锡、10mg硝酸锰和20mgPTFE的分散体系，将200mg的Pt/C催化剂加入溶液中等量浸渍(溶液量基本和固体物量等体积)，超声2h时间后，然后在65℃的水浴中控制水解和挥发蒸干，然后在350℃的惰性气氛中热处理2h。此时，氧化锡和氧化锰及氟碳化合物组分在催化剂粒子表面形成了一层非常薄的薄膜，使得Pt的纳米粒子的迁移和团聚受到抑制，碳载体受到保护，表面性能改善。在制备膜电极时，在阴极催化剂浆料中添加上述催化剂质量5wt％IrO2，制备得阴极催化剂浆料，其他步骤与实施例1一致。这样制备得到膜电极的Pt颗粒稳定性大大提升、碳载体耐腐蚀性加强、质子导体离聚物得到保护，催化剂表面的氟碳化合物使得表面性能改善，传质阻力降低。
实施例4
将正硅酸乙酯、硝酸铈、PTFE溶解混合于乙醇-水混合溶剂中，制得含有40mg正硅酸乙酯、10mg硝酸铈和20mgPTFE的分散体系，将200mg的Pt/C催化剂加入溶液中等量浸渍(溶液量基本和固体物量等体积)，超声2h时间后，然后在65℃的水浴中控制水解和挥发蒸干，然后在350℃的惰性气氛中热处理2h。此时，氧化硅和氧化铈及氟碳化合物组分在催化剂粒子表面形成了一层非常薄的薄膜，使得Pt的纳米粒子的迁移和团聚受到抑制，碳载体受到保护，表面性能改善。在制备膜电极时，在阴极催化剂浆料中添加上述催化剂质量10wt％PTFE乳液，制备得阴极催化剂浆料，其他步骤与实施例1一致。这样制备得到膜电极的Pt颗粒稳定性大大提升、碳载体耐腐蚀性加强、质子导体离聚物得到保护，催化剂表面的氟碳化合物使得表面性能改善，传质阻力降低。
实施例5
将四氯化锆、PTFE溶解混合于乙醇-水混合溶剂中，制得含有40mg四氯化锆和20mgPTFE的分散体系，将200mg的Pt/C催化剂加入溶液中等量浸渍(溶液量基本和固体物量等体积)，超声2h时间后，然后在65℃的水浴中控制水解和挥发蒸干，然后在350℃的惰性气氛中热处理2h。此时，氧化锆及氟碳化合物组分在催化剂粒子表面形成了一层非常薄的薄膜，使得Pt的纳米粒子的迁移和团聚受到抑制，碳载体受到保护，表面性能改善。在制备膜电极时，在阴极催化剂浆料中添加上述催化剂质量5wt％IrO2及5wt％氧化铈，制备得阴极催化剂浆料，其他步骤与实施例1一致。这样制备得到膜电极的Pt颗粒稳定性大大提升、碳载体耐腐蚀性加强、质子导体离聚物得到保护，催化剂表面的氟碳化合物使得表面性能改善，传质阻力降低。
实施例6
将钛酸酯、PTFE溶解混合于乙醇-水混合溶剂中，制得含有40mg钛酸酯和20mgPTFE的分散体系，将200mg的Pt/C催化剂加入溶液中等量浸渍(溶液量基本和固体物量等体积)，超声2h时间后，然后在65℃的水浴中控制水解和挥发蒸干，然后在350℃的惰性气氛中热处理2h。此时，氧化钛及氟碳化合物组分在催化剂粒子表面形成了一层非常薄的薄膜，使得Pt的纳米粒子的迁移和团聚受到抑制，碳载体受到保护，表面性能改善。在制备膜电极时，在阴极催化剂浆料中添加上述催化剂质量3wt％氧化银，制备得阴极催化剂浆料，其他步骤与实施例1一致。这样制备得到膜电极的Pt颗粒稳定性大大提升、碳载体耐腐蚀性加强、质子导体离聚物得到保护，催化剂表面的氟碳化合物使得表面性能改善，传质阻力降低。
实施例7
将正硅酸乙酯、四氯化锆、硝酸铈及PTFE溶解混合于乙醇-水混合溶剂中，制得含有30mg正硅酸乙酯、10mg四氯化锆、8mg硝酸铈和20mg PTFE的分散体系，将200mg的Pt/C催化剂加入溶液中等量浸渍(溶液量基本和固体物量等体积)，超声2h时间后，然后在65℃的水浴中控制水解和挥发蒸干，然后在350℃的惰性气氛中热处理2h。此时，氧化硅、氧化铈、氧化锆的复合氧化物及氟碳化合物组分在催化剂粒子表面形成了一层非常薄的薄膜，使得Pt的纳米粒子的迁移和团聚受到抑制，碳载体受到保护，表面性能改善。在制备膜电极时，在阴极催化剂浆料中添加上述催化剂质量5wt％IrO2，制备得阴极催化剂浆料，其他步骤与实施例1一致。这样制备得到膜电极的Pt颗粒稳定性大大提升、碳载体耐腐蚀性加强、质子导体离聚物得到保护，催化剂表面的氟碳化合物使得表面性能改善，传质阻力降低。
实施例8
将钛酸酯溶解混合于乙醇-水混合溶剂中，制得含有45mg钛酸酯的分散体系，将200mg的Pt/C催化剂加入溶液中等量浸渍(溶液量基本和固体物量等体积)，超声2h时间后，然后在65℃的水浴中控制水解和挥发蒸干，然后在350℃的惰性气氛中热处理2h。此时，氧化钛在催化剂粒子表面形成了一层非常薄的薄膜，使得Pt的纳米粒子的迁移和团聚受到抑制，碳载体受到保护。在制备膜电极时，在阴极催化剂浆料中添加上述催化剂质量3wt％氧化铈及10wt％PTFE乳液，制备得阴极催化剂浆料，其他步骤与实施例1一致。这样制备得到膜电极的Pt颗粒稳定性大大提升、碳载体耐腐蚀性加强、质子导体离聚物得到保护，添加PTFE使得表面性能改善，传质阻力降低。
实施例9
将正硅酸乙酯、钛酸酯溶解混合于乙醇-水混合溶剂中，制得含有45mg正硅酸乙酯和20mg钛酸酯的分散体系，将200mg的Pt/C催化剂加入溶液中等量浸渍(溶液量基本和固体物量等体积)，超声2h时间后，然后在65℃的水浴中控制水解和挥发蒸干，然后在350℃的惰性气氛中热处理2h。此时，氧化硅和氧化钛在催化剂粒子表面形成了一层非常薄的薄膜，使得Pt的纳米粒子的迁移和团聚受到抑制，碳载体受到保护。在制备膜电极时，在阴极催化剂浆料中添加上述催化剂质量3wt％氧化铈及10wt％PTFE乳液，制备得阴极催化剂浆料，其他步骤与实施例1一致。这样制备得到膜电极的Pt颗粒稳定性大大提升、碳载体耐腐蚀性加强、质子导体离聚物得到保护，表面调变组分使得表面性能改善，传质阻力降低。
实施例10
将四氯化锆、钛酸酯、硝酸铈及PTFE溶解混合于乙醇-水混合溶剂中，制得含有35mg四氯化锆、20mg钛酸酯、15mg硝酸铈和20mgPTFE的分散体系，将200mg的Pt/C催化剂加入溶液中等量浸渍(溶液量基本和固体物量等体积)，超声2h时间后，然后在65℃的水浴中控制水解和挥发蒸干，然后在350℃的惰性气氛中热处理2h。此时，氧化锆、氧化钛、氧化铈及氟碳化合物在催化剂粒子表面形成了一层非常薄的薄膜，使得Pt的纳米粒子的迁移和团聚受到抑制，碳载体受到保护。在制备膜电极时，在阴极催化剂浆料中添加上述催化剂质量10wt％PTFE乳液，制备得阴极催化剂浆料，其他步骤与实施例1一致。这样制备得到膜电极的Pt颗粒稳定性大大提升、碳载体耐腐蚀性加强、质子导体离聚物得到保护，催化剂表面的氟碳化合物使得表面性能改善，传质阻力降低。
实施例11
将Pt/C催化剂置在油胺-乙醇溶液中超声分散2h，搅拌3h，后用乙醇过滤洗涤3遍。通过以Ti(NMe4)4和H2O作为前驱体，对Pt/C催化剂进行原子沉积上TiO2，然后在350℃的惰性气氛中热处理2h，除去油胺。此时，氧化钛在催化剂粒子周围形成了一圈锚定位，使得Pt的纳米粒子的迁移和团聚受到抑制，碳载体受到保护。在制备膜电极时，在阴极催化剂浆料中添加上述催化剂质量10wt％PTFE乳液和3wt％CeO2，制备得阴极催化剂浆料，其他步骤与实施例1一致。这样制备得到膜电极的Pt颗粒稳定性大大提升、碳载体耐腐蚀性加强、质子导体离聚物得到保护，表面调变组分使得表面性能改善，传质阻力降低，膜电极的耐久性大大提高。
本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种提升燃料电池催化剂及膜电极耐久性的方法，其特征在于：采用含有多重组分混合物对铂基催化剂进行处理，从而制备得到高耐久性燃料电池催化剂或膜电极；所述含有多重组分混合物包括稳定纳米粒子的氧化物组分、调变催化剂表面性能的调变剂组分、活性自由基淬灭剂组分及抑制碳载体腐蚀的抑制剂组分；
所述稳定纳米粒子的氧化物组分包括氧化锆、氧化锡、氧化硅、氧化钛中的两种；其中氧化物质量占催化层质量的0.5％-30％；
所述调变催化剂表面性能的调变剂组分包括聚四氟乙烯(PTFE)乳液、聚偏氟乙烯(PVDF)乳液或氟碳树脂，其中调变剂组分的添加量为阴极催化剂质量的5％-40％；
所述活性自由基淬灭剂组分主要包括CeO2、MnO2、Ag2O中的两种，活性自由基淬灭剂组分占催化剂质量的0.1％-10％；
所述抑制碳载体腐蚀的抑制剂组分主要包括二氧化锡或三氧化二锑，抑制碳载体腐蚀的抑制剂组分占催化剂质量的0.1％-10％；
所述铂基催化剂选自Pt/C、Pt和Pt-M/C的至少一种，M选自Co、Pd、Ru、Ir、Mo、Cu、Ni中的一种或两种，铂或铂合金含量为20％-80％；
所述提升燃料电池催化剂及膜电极耐久性的方法，将稳定纳米粒子的氧化物组分、调变催化剂表面性能的调变剂组分、活性自由基淬灭剂组分及抑制碳载体腐蚀的抑制剂组分对铂基催化剂进行修饰，并添加进离子导体聚合物，利用水、乙醇和异丙醇中的一种或两种以上作为溶剂，将混合物均匀分散形成浆料，将浆料喷涂于质子交换膜上，与碳纸热压，即制得膜电极；
所述离子导体聚合物包括全氟磺酸树脂类离子聚合物。
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