CN114210532B - 一种燃料电池膜电极ccm连续化涂布工艺 - Google Patents

一种燃料电池膜电极ccm连续化涂布工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种燃料电池膜电极CCM连续化涂布工艺，将高分子聚合物、醇类有机溶剂、致孔剂以及固体催化剂颗粒混合后使用超声波辅助高速搅拌分散均匀；之后用卷对卷连续涂布设备将催化剂浆料涂在质子交换膜上，形成催化层一；形成的催化剂层一传送至浸渍池一内，除去致孔剂后，再进行二次连续化涂布，得到催化层二；形成的催化层二传送至浸渍池二内，再次除去致孔剂，并烘干处理后，形成多孔催化层；本发明选择加入致孔剂并进行多次涂布和浸渍去除，大幅度增加了催化层的孔隙率，降低了气体在催化层中的传输阻力，构建出高传质能力的膜电极，提高了电池性能和使用寿命。

Description

一种燃料电池膜电极CCM连续化涂布工艺
技术领域
本发明涉及一种燃料电池膜电极催化层连续化涂布工艺，属于燃料电池膜 电极领域。
背景技术
对于以氢气为燃料的质子交换膜燃料电池，其电化学催化活性主要受电极 制约，因为Pt催化剂特别是对阴极氧气的还原反应催化活性较低。阴阳极催化 层一般都采用碳载纳米Pt、Pd贵金属或其合金作为催化剂。在燃料电池阴极发 生电化学的过程中，空气中的氧气经气体扩散层(GDL)向质子交换膜扩散，而 阳极电化学反应产生的氢质子则透过质子交换膜往阴极传递。质子和氧气在贵 金属催化剂表面活性位相遇后，发生氧气的还原反应(ORR)生成水，两种反应 物质均消亡。
因此，如何高效地制备出性能优异的燃料电池的核心部件膜电极就显得尤 为重要。膜电极(MEA)是由气体扩散层(GDL)、催化层(CL)和质子交换膜(PEM) 组成。催化层主要有碳载铂催化剂、高分子聚合物质子导体以及孔隙结构，其 厚度再10-20μm。催化层内的碳载体提供电子的传导路径，可将电子传至电化 学活性位点。催化层内的质子导体与催化层内的催化剂颗粒、反应气体、催化 剂载体和水接触，并且与质子交换膜相连，一方面起到粘结催化剂颗粒的作用， 另一方面起到传导质子的作用，并且再催化剂浆料形成催化层的过程中促进催 化层内孔的形成，催化层内的孔隙是气体传输的路径，并且有助于排出反应过程中生成的水。
催化层制备过程中，为了催化剂的浆料的均匀性，普遍采用的方法是配制 固含量(≤1％)极低的催化剂浆料，且配制体积较小(≤50mL)。这种方法的缺点就 是浆料分散效果差、制备的催化剂浆料混合分散不均匀、易分层和沉降。同时， 现有方法制备的催化层内聚合物质子导体分布不均匀，不利于反应气体的传输， 导致催化剂的利用率损失和电池寿命的降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种燃料电池多孔催化层的制备工艺，在催化剂浆料 的制备过程中，先进行胶体溶液的配制，再与催化剂颗粒混合，有效提高了催 化剂浆料的分散效率和分散效果；同时加入致孔剂，并且在连续化生产过程中 采用特定的洗涤方式去除致孔剂，在不影响催化剂催化性能的基础上，进一步 增加了催化层的孔隙率，并且降低催化层的对气体的传质阻力，有效提升了电 池性能。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种燃料电池膜电极CCM连续化涂布工艺，包括以下步骤：
(1)配置胶体形态分散液，所述分散液包括高分子聚合物、溶剂和致孔剂；
(2)催化剂浆料配制：将固体催化剂颗粒与步骤(1)得到的胶体形态分 散液混合一起，进行分散，得到催化剂浆料；
(3)使用卷对卷连续化涂布设备将步骤(2)所制备的催化剂浆料均匀涂 在质子交换膜的一侧，烘干后形成担载于质子交换膜上的催化层一；
(4)将步骤(3)形成的担载有催化层一的质子交换膜传送至浸渍池一的 盐酸溶液内，浸泡1-10min后除去催化层一内的致孔剂，再浸泡于浸渍池二的 去离子水内进行清洗1-10min后，取出干燥；
(5)完成步骤(4)后的质子交换膜再次传送至卷对卷连续化涂布设备的 涂布区在干燥后的催化层一上使用所述催化剂浆料进行二次连续化涂布，得到 担载于质子交换膜上的催化层二，重复步骤(4)，干燥后得到单侧CCM；
(6)依次重复步骤(3)-(5)，在质子交换膜的另一侧涂布催化层一和催 化层二，干燥后得到所述燃料电池膜电极CCM。
本发明进一步设置为：步骤(1)中，所述胶体形态分散液的配置方式为： 将所述高分子聚合物、溶剂和致孔剂混合，在10-120Hz的超声频率下超声分散 10-15min，或在转速10000-20000RPM的磁力搅拌下搅拌10-15min，得到胶体 形态分散液；所述胶体形态分散液的胶体粒径为20-120nm。
本发明进一步设置为：步骤(1)中，所述高分子聚合物为全氟磺酸树脂、 磺化三氟苯乙烯树脂、磺化聚醚醚酮树脂以及磺化聚苯并咪唑树脂中一种或多 种的组合。所述致孔剂为碳酸锂、氯化锂、碳酸氢铵、聚乙二醇、聚乙烯醇和 聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种的组合。所述溶剂为醇类，所述醇类为甲醇、 乙醇、异丙醇、正丙醇和正丁醇中的一种。
本发明进一步设置为：步骤(2)中，所述催化剂浆料包括质量百分比分别 为1-30％的固体催化剂颗粒、5-20％的高分子聚合物、20-80％的醇类有机溶剂 以及0.2-10％的致孔剂。
本发明进一步设置为：步骤(2)中，所述固体催化剂颗粒为贵金属纳米催 化剂或非贵金属纳米催化剂；所述贵金属纳米催化剂是Pt碳、Pt黑以及Pt合 金中的一种或多种，其中贵金属Pt的含量10-90wt％。
发明进一步设置为：步骤(2)中，催化剂浆料的分散方式为：无氧条件下， 超声波辅助高速搅拌分散，其中超声波发生器采用高低温循环浴，使超声波分 散和高速搅拌分散温度处于恒温状态，超声频率为10-120Hz，搅拌速度为 10000-20000RPM，所述搅拌分散在25℃恒温条件下进行。
本发明进一步设置为：步骤(2)中固体催化剂颗粒和胶体形态分散液混合 优选在真空手套箱内进行。
本发明进一步设置为：步骤(2)中催化剂浆料的粘度为100-300cp。
本发明进一步设置为：步骤(4)中，所述盐酸溶液的浓度为5-15wt％。
本发明进一步设置为：催化层一干厚为1-10μm；催化层二干厚为1-10μ m。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本发明催化剂浆料制备过程中加入致孔剂，目的是为了其在催化层中分 布均匀；在催化层涂布结束后进行浸泡处理，需要经过稀盐酸溶液和去离子水 除去致孔剂，由于致孔剂在电池运行过程中会随着电池运行产生的水一起排出， 但是其排出不均匀，并且会在电池停止运行时堵塞催化层孔隙，影响下一次电 池运行时的催化效率；本发明采用多次涂布、多次浸泡的方式，既提高了致孔 剂的除去效率，避免单层催化层涂布较厚难以除去致孔剂的缺陷；又提升了电 池的使用效率和电化学性能。
总之，本发明在催化剂浆料的配制中加入致孔剂并通过多次浸泡的方式去 除，在避免了致孔剂残留在催化层内部带来的缺陷的同时，一方面大幅度增加 了催化层的孔隙以及催化效率，增加了金属Pt的利用率；另一方面，致孔剂的 加入降低了气体在催化层中的传输阻力，提高了电池性能和使用寿命。
2、本发明在催化剂浆料配制过程中，首先选择在无氧条件下配制，避免了 氧气和空气中的水分对固体催化剂的影响，比如潮解结块等；其次催化剂浆料 的配制过程中，先进行胶体溶液的混合配制，有效提高的催化剂浆料的分散效 率和分散效果；最后，本发明选择的催化剂浆料的分散方式(超声波辅助高速 搅拌分散)带有高低温循环，其中温度保持是高低温循环浴，超声辅助是为了 防止颗粒团聚，分散更均匀；
3、本发明相比于常规低浓度催化剂浆料制备催化层过程，避免了催化剂浆 料对质子交换膜的溶胀和损伤；与此同时，本发明催化层的制备工艺选择卷对 卷连续涂布工艺，该工艺具有自动化程度高，效率高，制造成本低，产品性能 和耐久性高等特点，并且涂布方式多样，催化层均匀性和致密性高。
具体实施方式
以下结合对本发明作进一步详细说明。若无特殊说明，以下实施例及对比 例所用的原料均为市购得到的常规原料。另外，以下实施例及对比例中的浓度 为质量百分比浓度。
实施例1：
(1)称取10g 5％的Nafion树脂液、40g异丙醇和1g碳酸氢铵混合在一起， 超声10min，超声频率为10Hz，分散均匀，得到粒径为20nm的胶体形态分散 液；
(2)在真空无氧条件下，称取2g 10％的Pt/C固体颗粒加入步骤(1)所 得胶体分散液中，先进行超声混合10min，再进行超声波辅助高速搅拌分散 15min，超声频率为50Hz，搅拌速度为10000RPM，在进行超声波辅助高速搅 拌过程中，超声波震荡设备采用高低温水浴循环，保持催化剂浆料的分散温度 在25℃；
(3)使用卷对卷连续化涂布设备将步骤(2)所制备的催化剂浆料均匀涂 在质子交换膜上，控制催化层干厚为2μm，烘干，形成催化层一；
(4)步骤(3)形成的催化剂层一传送至装有稀盐酸溶液的浸渍池一内， 稀盐酸浓度为5wt％，浸泡1min；稀盐酸溶液对致孔剂进行溶解，再通过装有 去离子水的浸渍池二对催化层进行清洗，清洗5min，干燥，继续传送至卷对卷 连续化涂布设备的涂布区进行第二次连续化涂布，得到厚度4μm催化层二；
(5)步骤(4)形成的催化剂层二传送至装有稀盐酸溶液的的浸渍池一内， 稀盐酸浓度为6％，浸泡3min；稀盐酸溶液对致孔剂进行溶解，再通过装有去 离子水的浸渍池二对催化层二进行清洗5min，干燥，并经过烘干处理后，形成 具有多孔结构的催化层；
(6)使用卷对卷连续化涂布设备将步骤(2)所制备的催化剂浆料均匀涂 在质子交换膜的另一侧，控制催化层干厚为1μm，烘干，形成催化层一；
(7)步骤(6)形成的催化剂层一传送至装有稀盐酸溶液的浸渍池一内， 稀盐酸浓度为5wt％，浸泡1min；稀盐酸溶液对致孔剂进行溶解，再通过装有 去离子水的浸渍池二对催化层进行清洗，清洗5min，干燥，继续传送至卷对卷 连续化涂布设备的涂布区进行第二次连续化涂布，得到厚度2μm催化层二；
(8)步骤(7)形成的催化层二传送至装有稀盐酸溶液的的浸渍池一内， 稀盐酸浓度为6％，浸泡3min；稀盐酸溶液对致孔剂进行溶解，再通过装有去 离子水的浸渍池二对催化层二进行清洗5min，干燥，并经过烘干处理后，形成 具有多孔结构的CCM。
实施例2：
(1)称取20g20％的Nafion树脂液、80g异丙醇和8g聚乙二醇混合在一 起，超声10min，超声频率为50Hz，得到粒径为50nm的胶体形态分散液；
(2)在真空无氧条件下，称取30g 90％的Pt/C固体颗粒加入步骤(1)所 得胶体分散液中，先进行超声混合10min，再进行超声波辅助高速搅拌分散 15min，超声频率为100Hz，搅拌速度为20000RPM，在进行超声波辅助高速搅 拌过程中，超声波震荡设备采用高低温水浴循环，保持催化剂浆料的分散温度 在25℃；
(3)使用卷对卷连续化涂布设备将步骤(2)所制备的催化剂浆料均匀涂 在质子交换膜上，控制催化层干厚3μm，烘干，形成催化层一；
(4)步骤(3)形成的催化剂层一传送至装有稀盐酸溶液的的浸渍池一内， 稀盐酸浓度为15wt％，浸泡10min；稀盐酸溶液对致孔剂进行溶解，再通过浸 渍池二对催化层进行清洗，干燥，继续传送至卷对卷连续化涂布设备的涂布区 进行第二次连续化涂布，得到厚度6μm催化层二；
(5)步骤(4)形成的催化层二传送至装有稀盐酸溶液的的浸渍池一内， 稀盐酸浓度为10％，浸泡6min；稀盐酸溶液对致孔剂进行溶解，再通过装有去 离子水的浸渍池二对催化层二进行清洗5min，干燥，并经过烘干处理后，形成 具有多孔结构的催化层；
(6)使用卷对卷连续化涂布设备将步骤(2)所制备的催化剂浆料均匀涂 在质子交换膜另一面，控制催化层干厚2μm，烘干，形成催化层一；
(7)步骤(6)形成的催化剂层一传送至装有稀盐酸溶液的的浸渍池一内， 稀盐酸浓度为7wt％，浸泡3min；稀盐酸溶液对致孔剂进行溶解，再通过浸渍 池二对催化层进行清洗，干燥，继续传送至卷对卷连续化涂布设备的涂布区进 行第二次连续化涂布，得到厚度3μm催化层二；
(8)步骤(7)形成的催化层二传送至装有稀盐酸溶液的的浸渍池一内， 稀盐酸浓度为7％，浸泡6min；稀盐酸溶液对致孔剂进行溶解，再通过装有去 离子水的浸渍池二对催化层二进行清洗5min，干燥，并经过烘干处理后，形成 具有多孔结构的CCM。
实施例3：
(1)称取15g 10％的Nafion树脂液、60g异丙醇和4g碳酸锂混合在一起， 超声10min，超声频率为80Hz，得到粒径为50nm的胶体形态分散液；
(2)在真空无氧条件下，称取10g 40％的Pt/C固体颗粒加入步骤(1)所 得胶体分散液中，先进行超声混合10min，再进行超声波辅助高速搅拌分散 15min，超声频率为90Hz，搅拌速度为15000RPM，在进行超声波辅助高速搅 拌过程中，超声波震荡设备采用高低温水浴循环，保持催化剂浆料的分散温度 在25℃；
(3)使用卷对卷连续化涂布设备将步骤(2)所制备的催化剂浆料均匀涂 在质子交换膜上，控制催化层干厚为4μm，烘干，形成催化层一；
(4)步骤(3)形成的催化剂层一传送至装有稀盐酸溶液的的浸渍池一内， 稀盐酸浓度为10wt％，浸泡8min；稀盐酸溶液对致孔剂进行溶解，再通过浸渍 池二对催化层进行清洗，干燥，继续传送至卷对卷连续化涂布设备的涂布区进 行第二次连续化涂布，得到厚度8μm催化层二；
(5)步骤(4)形成的催化层二传送至装有稀盐酸溶液的的浸渍池一内， 稀盐酸浓度为12％，浸泡7min；稀盐酸溶液对致孔剂进行溶解，再通过装有去 离子水的浸渍池二对催化层二进行清洗5min，干燥，并经过烘干处理后，形成 具有多孔结构的催化层。
(6)使用卷对卷连续化涂布设备将步骤(2)所制备的催化剂浆料均匀涂 在质子交换膜的另一面，控制催化层干厚为2μm，烘干，形成催化层一；
(7)步骤(6)形成的催化剂层一传送至装有稀盐酸溶液的的浸渍池一内， 稀盐酸浓度为10wt％，浸泡4min；稀盐酸溶液对致孔剂进行溶解，再通过浸渍 池二对催化层进行清洗，干燥，继续传送至卷对卷连续化涂布设备的涂布区进 行第二次连续化涂布，得到厚度4μm催化层二；
(8)步骤(7)形成的催化层二传送至装有稀盐酸溶液的的浸渍池一内， 稀盐酸浓度为12％，浸泡3min；稀盐酸溶液对致孔剂进行溶解，再通过装有去 离子水的浸渍池二对催化层二进行清洗5min，干燥，并经过烘干处理后，形成 具有多孔结构的CCM。
对比例1：
(1)称取15g 5％的Nafion树脂液和50g异丙醇混合在一起，超声10min， 分散均匀，得到胶体形态分散液；
(2)在真空无氧条件下，称取5g 50％的Pt/C固体颗粒加入到步骤(1) 所得分散液中，先进行超声混合5min，再进行超声波辅助高速搅拌分散15min， 即得到催化剂浆料；
(3)使用卷对卷连续化涂布设备将步骤(2)所制备的催化剂浆料均匀涂 在质子交换膜上，经过干燥处理，形成厚度为8μm催化层；
(4)使用卷对卷连续化涂布设备将步骤(2)所制备的催化剂浆料均匀涂 在质子交换膜另一面，经过干燥处理，形成厚度为4μm催化层；
(5)经过干燥得到CCM。
对比例2：
(1)称取8g 5％的Nafion树脂液、50g异丙醇、1g 10％的Pt/C固体颗粒 和1g碳酸氢铵混合在一起，超声10min，再进行超声波辅助高速搅拌分散 15min，超声频率为50Hz，搅拌速度为10000RPM，在进行超声波辅助高速搅 拌过程中，超声波震荡设备采用高低温水浴循环，保持催化剂浆料的分散温度 在25℃，分散均匀，得到粒径为15nm的胶体形态分散液；
(2)使用卷对卷连续化涂布设备将步骤(1)所制备的催化剂浆料均匀涂 在质子交换膜上，控制催化层干厚为2μm，烘干，形成催化层一；
(3)步骤(2)形成的催化剂层一传送至装有稀盐酸溶液的浸渍池一内， 稀盐酸浓度为5wt％，浸泡1min；稀盐酸溶液对致孔剂进行溶解，再通过装有 去离子水的浸渍池二对催化层进行清洗，清洗5min，干燥，继续传送至卷对卷 连续化涂布设备的涂布区进行第二次连续化涂布，得到厚度4μm催化层二；
(4)步骤(3)形成的催化剂层二传送至装有稀盐酸溶液的的浸渍池一内， 稀盐酸浓度为6％，浸泡3min；稀盐酸溶液对致孔剂进行溶解，再通过装有去 离子水的浸渍池二对催化层二进行清洗5min，干燥，并经过烘干处理后，形成 具有多孔结构的催化层；
(5)使用卷对卷连续化涂布设备将步骤(1)所制备的催化剂浆料均匀涂 在质子交换膜的另一侧，控制催化层干厚为1μm，烘干，形成催化层一；
(6)步骤(5)形成的催化剂层一传送至装有稀盐酸溶液的浸渍池一内， 稀盐酸浓度为5wt％，浸泡1min；稀盐酸溶液对致孔剂进行溶解，再通过装有 去离子水的浸渍池二对催化层进行清洗，清洗5min，干燥，继续传送至卷对卷 连续化涂布设备的涂布区进行第二次连续化涂布，得到厚度2μm催化层二；
(7)步骤(6)形成的催化层二传送至装有稀盐酸溶液的的浸渍池一内， 稀盐酸浓度为6％，浸泡3min；稀盐酸溶液对致孔剂进行溶解，再通过装有去 离子水的浸渍池二对催化层二进行清洗5min，干燥，并经过烘干处理后，形成 具有多孔结构的CCM。
对比例3：
(1)称取10g 5％的Nafion树脂液、40g异丙醇和1g碳酸氢铵混合在一起， 超声10min，超声频率为10Hz，分散均匀，得到粒径为20nm的胶体形态分散 液；
(2)在真空无氧条件下，称取2g 10％的Pt/C固体颗粒加入步骤(1)所 得胶体分散液中，先进行超声混合10min，再进行超声波辅助高速搅拌分散 15min，超声频率为50Hz，搅拌速度为10000RPM，在进行超声波辅助高速搅 拌过程中，超声波震荡设备采用高低温水浴循环，保持催化剂浆料的分散温度 在25℃；
(3)使用卷对卷连续化涂布设备将步骤(2)所制备的催化剂浆料均匀涂 在质子交换膜上，控制催化层干厚为6μm，烘干，形成催化层；
(4)步骤(3)形成的催化剂层传送至装有稀盐酸溶液的浸渍池一内，稀 盐酸浓度为10wt％，浸泡5min；稀盐酸溶液对致孔剂进行溶解，再通过装有去 离子水的浸渍池二对催化层进行清洗，清洗5min，干燥，形成具有多孔结构的 催化层；
(5)使用卷对卷连续化涂布设备将步骤(2)所制备的催化剂浆料均匀涂 在质子交换膜的另一侧，控制催化层干厚为3μm，烘干；
(7)步骤(6)形成的催化剂层传送至装有稀盐酸溶液的浸渍池一内，稀 盐酸浓度为7wt％，浸泡4min；稀盐酸溶液对致孔剂进行溶解，再通过装有去 离子水的浸渍池二对催化层进行清洗，清洗5min，干燥，并经过烘干处理后， 形成具有多孔结构的CCM。
对比例4：
(1)称取10g 5％的Nafion树脂液、40g异丙醇和1g碳酸氢铵混合在一起， 超声10min，超声频率为10Hz，分散均匀，得到粒径为20nm的胶体形态分散 液；
(2)在真空无氧条件下，称取2g 10％的Pt/C固体颗粒加入步骤(1)所 得胶体分散液中，先进行超声混合10min，再进行超声波辅助高速搅拌分散 15min，超声频率为50Hz，搅拌速度为10000RPM，在进行超声波辅助高速搅 拌过程中，超声波震荡设备采用高低温水浴循环，保持催化剂浆料的分散温度 在25℃；
(3)使用卷对卷连续化涂布设备将步骤(2)所制备的催化剂浆料均匀涂 在质子交换膜上，控制催化层干厚为2μm，烘干，形成催化层一；
(4)步骤(3)形成的催化剂层一干燥，继续传送至卷对卷连续化涂布设 备的涂布区进行第二次连续化涂布，得到厚度4μm催化层二，经过烘干处理 后，形成具有多孔结构的催化层；
(5)使用卷对卷连续化涂布设备将步骤(2)所制备的催化剂浆料均匀涂 在质子交换膜的另一侧，控制催化层干厚为1μm，烘干，形成催化层一，干 燥，继续传送至卷对卷连续化涂布设备的涂布区进行第二次连续化涂布，得到 厚度2μm催化层二，并经过烘干处理后，形成具有多孔结构的CCM。
本发明所制备催化剂浆料粘度通过电子数显粘度计测试，其结果展示在表 1。从表中可以看出，本发明所制备的催化剂浆料粘度在适合连续涂布生产粘度 范围内，其粘度的大小对催化层的催化效果无不利影响，不加致孔剂的催化剂 浆料粘度偏低，其催化层的均匀性较差。
对比2中由于浆料粘度低，制备催化剂层过程中引起膜溶胀严重，此外孔 隙率太高，气体催化效率低，故性能较低。
对比3中单次涂布，单次浸渍，造孔剂去除不干净，影响催化性能。
对比4中未去除造孔剂，在电池运行过程中，造孔剂被产生的水流冲洗出， 但是造孔剂包裹住催化剂活性位点，影响催化性能。
本发明所制备催化层孔隙率利用压汞法测试完成，压汞仪型号为PoremasterGT60(Quantachrome)，压力范围再1.38×103-4.13×107Pa(0.2-0.4 ×104psi)，汞的接触角为140°。得到的孔隙率见表1。从表中可以看出，本发 明制备的催化层孔隙率明显高于不加致孔剂的催化层，即使本发明制备的催化 层厚度更大，但是孔隙率仍然很高。
将本发明所制备的催化膜电极组装成电池，然后评价其氢氧条件下的电池 性能。测试条件：电池运行温度：60℃，H2/O2100RH％，流量40/100mL/min， 进气口均为常压，测试结果在表1。从电池测试结果可以看出，采用本发明催 化剂浆料的配制方法和催化曾的制备和处理工艺，电池的发电性能明显高于不 加致孔剂的电池性能，并且一定范围内，催化层厚度增加，其电池性能越好。 采用本发明的制备工艺，有效改变了催化层的微观结构，增加了孔隙率，提高 了催化剂的利用率，电池性能大大提升，并且本发明的生产工艺连续，适合大 规模生产。
测试结果如表1所示：
Figure BDA0003413746920000101
Figure BDA0003413746920000111
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域 技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的 修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种燃料电池膜电极CCM连续化涂布工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)配制胶体形态分散液，所述分散液包括高分子聚合物、溶剂和致孔剂；
(2)配制催化剂浆料：将固体催化剂颗粒与所述胶体形态分散液混合、分散，得到催化剂浆料；催化剂浆料的分散方式为：无氧条件下，通过超声波辅助高速搅拌分散；所述搅拌分散在25℃恒温条件下进行，所述催化剂浆料的粘度为100-300cp；
(3)将所述催化剂浆料涂布在质子交换膜的一侧，烘干后形成担载于质子交换膜上的催化层一；
(4)将担载有催化层一的质子交换膜于盐酸溶液内浸泡1-10min，除去致孔剂，再浸泡于去离子水内清洗1-10min，然后进行干燥；
(5)在干燥后的催化层一上使用所述催化剂浆料进行二次连续化涂布，得到担载于催化层一上的催化层二，重复步骤(4)，干燥后得到单侧CCM；
(6)依次重复步骤(3)-(5)，在质子交换膜的另一侧涂布催化层一和催化层二，干燥后得到所述燃料电池膜电极CCM；催化层一干厚为1-10μm；催化层二干厚为1-10μm；
步骤(1)中，所述高分子聚合物为全氟磺酸树脂、磺化三氟苯乙烯树脂、磺化聚醚醚酮树脂以及磺化聚苯并咪唑树脂中一种或多种的组合；所述致孔剂为碳酸锂、氯化锂、碳酸氢铵、聚乙二醇、聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种的组合；所述溶剂为醇类，所述醇类为甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇以及正丁醇中的一种或多种的组合；
步骤(2)中，所述催化剂浆料包括质量百分比分别为1-30％的固体催化剂颗粒、5-20％的高分子聚合物、20-80％的溶剂以及0 .2-10％的致孔剂。
2.根据权利要求1所述的连续化涂布工艺，其特征在于：步骤(1)中，所述胶体形态分散液的配置方式为：将所述高分子聚合物、溶剂和致孔剂混合，在10-120Hz的超声频率下超声分散10-15min，或在转速10000-20000RPM的磁力搅拌下搅拌10-15min，得到胶体形态分散液；所述胶体形态分散液的胶体粒径为20-120nm。
3.根据权利要求1所述的连续化涂布工艺，其特征在于：步骤(2)中，所述固体催化剂颗粒为贵金属纳米催化剂或非贵金属纳米催化剂。
4.根据权利要求3所述的连续化涂布工艺，其特征在于：所述贵金属纳米催化剂为Pt碳、Pt黑中的一种或多种，其中，贵金属Pt的含量10-90wt％。
5.根据权利要求3所述的连续化涂布工艺，其特征在于：所述贵金属纳米催化剂为Pt黑、Pt合金中的一种或多种，其中，贵金属Pt的含量10-90wt％。
6.根据权利要求1所述的连续化涂布工艺，其特征在于：步骤(4)中，所述盐酸溶液的浓度为5-15wt％。
7.一种燃料电池膜电极CCM，其特征在于，所述膜电极CCM通过权利要求1-6任一所述的连续化涂布工艺制备。
8.一种权利要求7所述的膜电极CCM在燃料电池中的应用。
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