專利名稱：具有一體化結(jié)構(gòu)的燃料電池膜電極的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池，特別是涉及一種具有一體化結(jié)構(gòu)的燃料電池膜電極的制備方法。
背景技術(shù)：
燃料電池是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，它按電化學原理，把貯存在燃料(如氫氣、低級醇等)和氧化劑(氧氣)內(nèi)的化學能轉(zhuǎn)化成電能。
燃料電池具有能量轉(zhuǎn)換率高、環(huán)境友好等優(yōu)點，而質(zhì)子交換膜燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC)更具有低溫運行、比功率高等優(yōu)點，因此PEMFC不僅可適用于建立分散電站，也適用于可移動動力源，如電動汽車、潛艇等，是軍、民通用的新型可移動動力源。
膜電極(Membrane Electrode Assembly，MEA)是燃料電池的核心部件，是燃料和氧化劑發(fā)生電化學反應(yīng)產(chǎn)生電能的裝置，通常把只含有催化層和質(zhì)子交換膜的膜電極稱為3層膜電極，也稱催化劑涂層膜(CatlystCoated Membrane，CCM)，而把含有氣體擴散層、催化層和膜的膜電極稱為5層膜電極；一般的5層膜電極如圖1所示，圖中1A為質(zhì)子交換膜，1B為催化層，1C為氣體擴散層。
傳統(tǒng)的5層膜電極是由載有催化層的氣體擴散層(稱為氣體擴散電極)和質(zhì)子膜直接熱壓制備而成。如圖2所示，圖中，2A為質(zhì)子交換膜，2B為載有催化層的氣體擴散電極，2C為熱壓后制備的5層膜電極。這種膜電極具有工藝簡單的優(yōu)點，但存在一些問題1、質(zhì)子膜在運行過程中，吸水與失水會引起質(zhì)子膜的伸縮變形，造成膜電極的尺寸穩(wěn)定性較差；2、質(zhì)子交換膜的變形影響密封結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，而反復的變形還會導致質(zhì)子膜的損壞，甚至產(chǎn)生氣體的滲漏；3、當采用線密封方式時，密封件的壓力集中在一條線上，使得質(zhì)子膜的受力更為集中，更容易導致質(zhì)子膜的破裂，從而降低了膜電極的使用壽命，也影響燃料電池的安全性和穩(wěn)定性；4、這種膜電極結(jié)構(gòu)需要質(zhì)子交換膜本身起一定的輔助密封作用，質(zhì)子交換膜需要延伸到活性區(qū)域以外的較大區(qū)域，由此造成了昂貴的質(zhì)子交換膜的浪費；5、質(zhì)子交換膜本身呈現(xiàn)一定的酸性，并由于直接接觸密封材料而會對密封材料有一定的腐蝕。
為了改善一般膜電極結(jié)構(gòu)的上述問題，通常采用在膜電極延伸出的質(zhì)子交換膜表面粘接一層惰性的保護膜邊框(簡稱“保護膜邊框”)的技術(shù)，即通過粘接劑把延伸出的質(zhì)子交換膜和保護膜邊框粘接在一起。一般采用熱熔膠熱壓合的方法，在熱壓膜電極的同時，實現(xiàn)保護膜邊框和質(zhì)子交換膜的粘接。其保護膜邊框的功能為1、穩(wěn)定膜電極尺寸和減少邊部質(zhì)子交換膜的變形；2、惰性的保護膜邊框把質(zhì)子交換膜和密封材料分隔開，減少質(zhì)子交換膜對密封材料的腐蝕；3、在應(yīng)用線密封的方式時，保護膜邊框可以在一定程度上抵抗集中在密封線上的壓力。但是該結(jié)構(gòu)的膜電極仍存在以下問題1、在保護膜邊框與碳紙的交界縫隙處，質(zhì)子交換膜受擠壓變形嚴重，容易發(fā)生褶皺。在使用較薄的質(zhì)子交換膜時，有時會導致質(zhì)子交換膜在此部位被壓壞；2、難以控制保護膜邊框與碳紙的縫隙十分一致，尤其在碳紙的局部纖維稍長的情況下，伸出的碳纖維會被壓入質(zhì)子交換膜內(nèi)，使質(zhì)子交換膜破損。以上兩點都在很大程度上限制了膜電極在燃料電池中的壽命。
中國專利CN 2588552公開了一種膜電極的制備工藝，該膜電極包括密封區(qū)和活性區(qū)，其中間部分為活性區(qū)，它包括質(zhì)子交換膜、附載有催化層的多孔氣體擴散電極，其四周為密封區(qū)，由碳紙和滲入碳紙的熱熔膠(或橡膠、樹脂等)以及墊襯用熱熔膠(或橡膠、樹脂等)組成。其制備工藝特點是在熱壓5層膜電極的同時，實現(xiàn)熱熔膠(或橡膠、樹脂等)熔融滲入碳紙的密封區(qū)，實現(xiàn)密封。該膜電極的碳紙上密封區(qū)和活性區(qū)是一體的，密封區(qū)同時可以起到保護膜邊框的作用，從而消除了保護膜邊框和碳紙間隙質(zhì)子膜受損的問題。但是，在熱壓5層膜電極的同時實現(xiàn)熱熔膠均勻的熔融滲入碳紙是很難控制的，而且由于直接熱壓5層膜電極的工藝的熱壓壓力一般較大(5-10MPa)，容易使密封區(qū)的碳紙在熱壓的過程中發(fā)生變形。且由于直接熱壓5層膜電極的壓力較大(5-10MPa)，容易損傷質(zhì)子交換膜。
另一件中國專利CN 1476646公開了一種膜電極的結(jié)構(gòu)和制備工藝，其膜電極的氣體擴散電極分為活性區(qū)和密封區(qū)，密封區(qū)在碳紙的四周，密封區(qū)用浸漬的方法浸入液態(tài)橡膠，然后再固化形成起密封作用的復合結(jié)構(gòu)，碳紙四周還可設(shè)置起墊襯作用的框架，浸漬的橡膠同時與墊襯框架粘接，這樣就形成了氣體擴散層和保護膜邊框的一體化結(jié)構(gòu)。然后再壓制膜電極。該工藝不會破壞碳紙本身的結(jié)構(gòu)，浸入的橡膠與碳紙的結(jié)合也較好，但液態(tài)橡膠的固化過程比較長，達到6～12小時，而且浸漬到碳紙內(nèi)的橡膠在固化過程中的收縮，會形成空隙，造成一定的氣體滲漏，因此該結(jié)構(gòu)還要結(jié)合其它部件實現(xiàn)密封。
美國專利US 6159628及US6399234公開了一種膜電極的結(jié)構(gòu)和制備工藝，其膜電極的氣體擴散層仍然分為活性區(qū)和密封區(qū)。密封區(qū)在碳紙的四周，密封區(qū)通過用模壓的方法，將一種熱塑性塑料KYNAR膜熔融滲入氣體擴散層形成，這個過程稱為“塑化”，“塑化”的邊框可以起保護膜邊框的作用，同時可以實現(xiàn)碳紙的密封。再將氣體擴散單元和催化劑涂層膜用一種熱熔膠膜粘接在一起，形成膜電極單元。該膜電極結(jié)構(gòu)和工藝在實現(xiàn)碳紙和保護膜邊框的同時，可以用較小的壓力實現(xiàn)氣體擴散層和催化劑涂層膜的粘接，從而減少了對質(zhì)子膜的損傷。但仍存在如下一些問題1、該工藝過程比較繁瑣；2、其“塑化”過程中一臺設(shè)備只能對一個氣體擴散層進行“塑化”，設(shè)備的效率很低，也難以實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)；3、更重要的一點是其模壓工藝對碳紙的結(jié)構(gòu)有一定破壞，而且也使得熔融滲入的KYNAR膜與碳紙不能形成很好的復合結(jié)構(gòu)，由于其“塑化”邊框的強度不高，并在縱向仍有較高的氣體滲透系數(shù)，這在一定程度上影響膜電極長期運行的穩(wěn)定性；4、由于其密封碳紙的KYNAR膜以及粘接用的熱熔膠膜需要裁剪成邊框，其中心部分沒有得到很好的利用，而KYNAR膜和其熱熔膠膜本身價格比較高，這無疑又增加了燃料電池的材料成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決上述問題，而提供一種改進的具有一體化結(jié)構(gòu)的燃料電池膜電極的制備方法，以提高膜電極的穩(wěn)定性，降低材料的用量及密封材料的成本，提高生產(chǎn)效率，實現(xiàn)大批量生產(chǎn)，并以較小的壓力實現(xiàn)氣體擴散單元與催化劑涂層膜的組裝，從而減少對質(zhì)子膜的損傷，提高膜電極的壽命。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種具有一體化結(jié)構(gòu)的燃料電池膜電極的制備方法，它包括如下步驟a、在碳紙周邊預留一定的待處理密封區(qū)域，用噴涂法或真空負壓法使碳紙內(nèi)聚四氟乙烯樹脂的含量達到1％～60％，干燥后進行高溫處理；b、將憎水高分子樹脂分散液、碳粉與醇類或水以一定的比例混合，形成穩(wěn)定無沉降的墨水狀混合物；c、在碳紙周邊預留一定的待處理密封區(qū)域，將所述墨水狀混合物涂覆在碳紙的中心部位，使碳紙中高分子樹脂的含量達到0％～70％，干燥10-100分鐘，形成厚度為1-100微米，空隙率20-80％的氣體擴散層；d、將高分子樹脂溶解后澆鑄在碳紙周邊的待處理密封區(qū)域，使其與氣體擴散層形成具有局部復合結(jié)構(gòu)的初級密封膜；e、將上述具有初級密封膜的擴散層熱壓，使樹脂與氣體擴散層形成具有穩(wěn)定的一體化結(jié)構(gòu)的氣體擴散單元；f、在氣體擴散單元的密封區(qū)域的單面或兩面制備熱溶膠層；g、將陽極和陰極的氣體擴散單元與催化劑涂層膜在一定溫度和壓力下熱壓一段時間，即制成具有一體化結(jié)構(gòu)的多層膜電極。
步驟a中，所述高溫處理為高溫干燥，干燥溫度為340℃～360℃，時間為20～60分鐘。
步驟b中，將高分子樹脂分散液、碳粉與醇類或水以1～5∶1～5∶10～100的重量份比例在高速分散設(shè)備中處理10～60分鐘至混合均勻，再超聲處理10～60分鐘，直到形成穩(wěn)定無沉降的墨水狀混合物。
步驟d中，所述高分子樹脂包括可溶解的聚砜類、聚醚酮類、聚酰胺類、聚酰亞胺類、聚烯烴類、含氟聚合物以及嵌段聚合物。高分子樹脂優(yōu)選化學穩(wěn)定性與熱穩(wěn)定性良好，并易溶于低毒或無毒溶劑的高分子樹脂，最優(yōu)選聚偏氟乙烯樹脂。
步驟c的涂覆可通過噴涂法、真空負壓澆鑄法、浸漬法、振蕩浸漬法來實現(xiàn)，優(yōu)選方法為噴涂法或真空負壓澆鑄法。
步驟d中，溶解高分子樹脂的溶劑選自醚類、砜類、酮類或胺類中的至少一種，溶液濃度為5％～50％，當高分子樹脂為聚偏氟乙烯樹脂時，優(yōu)選溶劑為二甲基甲酰胺。
步驟d中，用澆鑄法制備氣體擴散單元的步驟為(1)、將模具放在氣體擴散層上，并使碳紙的預留區(qū)域和模具的澆鑄處對齊；(2)、將高分子樹脂溶液澆鑄在模具的澆鑄區(qū)域，控制溫度揮發(fā)溶劑，至到在擴散層上形成初級密封膜；
(3)、將上述具有局部復合結(jié)構(gòu)的氣體擴散層進行平行熱壓，熱壓壓力小于0.03MPa，使高分子樹脂與氣體擴散層形成穩(wěn)定的一體化結(jié)構(gòu)。
步驟f中，熱熔膠層的制備是將液態(tài)膠通過噴涂、刮涂、絲網(wǎng)印刷、浸漬、淋涂法在密封區(qū)域上形成所述的熱熔膠涂層；或是先將熱熔膠膜轉(zhuǎn)移到氣體擴散單元密封區(qū)域上，再剝離熱熔膠的離型膜后在氣體擴散單元上形成熱熔膠層。所述熱熔膠材料選自聚胺酯類、乙烯-醋酸乙烯共聚物類、聚酰胺類熱熔膠的至少一種。熱熔膠層的厚度為1～100微米，優(yōu)選厚度為5～50微米。
步驟g中，在低壓力下將氣體擴散單元和催化劑涂層膜熱壓組裝，其熱壓壓力小于1MPa，濕度為120℃～180℃。
本發(fā)明的貢獻在于，它有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種制備保護膜邊框與氣體擴散層一體化的氣體擴散單元的新的工藝，使得其“塑化”的保護膜邊框部分具有更好的復合結(jié)構(gòu)，不僅能提高膜電極的穩(wěn)定性，同時還可以降低材料的用量，并降低密封材料的成本；本發(fā)明的方法可顯著提高生產(chǎn)效率，易于實現(xiàn)大批量生產(chǎn)，同時可以保證用較小的壓力實現(xiàn)氣體擴散單元與催化劑涂層膜的組裝，從而減少對質(zhì)子膜的損傷，提高膜電極的壽命。


圖1為普通5層膜電極結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為傳統(tǒng)5層膜電極的制備工藝示意圖。
圖3為本發(fā)明的澆鑄法制備的一體化結(jié)構(gòu)的膜電極結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
實施例1一、氣體擴散層的制備1、將TORRY碳紙TGP-H-090周邊預留一定的待處理密封區(qū)域，噴涂固體含量以重量％計為10％的聚四氟乙烯分散液在中心活性區(qū)域，至碳紙中聚四氟乙烯的增加量達到10％；在350℃溫度干燥15分鐘，自然冷卻；2、將1份(重量)聚四氟乙烯分散液、3份(重量)碳粉和100份(重量)去離子水用球磨機混合30分鐘至混合均勻，再超聲處理20分鐘，形成穩(wěn)定無沉降的“墨水”狀混合物；3、碳紙周邊預留一定的待處理密封區(qū)域，在其中心部位將上述“墨水”狀混合物輥涂形成厚度為25微米，空隙率為60％的微孔薄層，在350℃溫度干燥20分鐘，自然冷卻。
二、澆鑄法制備具有一體化復合結(jié)構(gòu)的氣體擴散單元1、將1份(重量)聚偏氟乙烯樹脂溶解于10份(重量)二甲基甲酰胺溶劑中；2、將模具放在氣體擴散層上，并將碳紙的預留區(qū)域和模具的澆鑄處對齊；3、將聚偏氟乙烯溶液澆鑄在模具的澆鑄區(qū)域，在110℃溫度揮發(fā)溶劑，形成具有復合結(jié)構(gòu)保護膜邊框的氣體擴散層；4、將步驟3制備的具有復合結(jié)構(gòu)保護膜邊框的氣體擴散層在熱壓機內(nèi)保持溫度190℃、0.02MPa熱壓5分鐘，取出冷卻，即制得具有穩(wěn)定復合結(jié)構(gòu)的氣體擴散單元。
三、一體化結(jié)構(gòu)5層膜電極的組裝1、在氣體擴散單元的與氣體擴散層同面的密封區(qū)域噴涂熱熔膠涂層；2、將陽極和陰極的氣體擴散單元和催化劑涂層膜在溫度為130℃、壓力為0.1MPa的條件下熱壓3分鐘，即制成具有一體化結(jié)構(gòu)的5層膜電極。
本發(fā)明的膜電極組裝結(jié)構(gòu)圖如圖3所示，圖中3A為膜電極的活性區(qū)，3B為膜電極的密封區(qū)，3C為具有復合結(jié)構(gòu)的氣體擴散單元，3E為熱熔膠層，3D為催化劑涂層膜，3F為組裝在一起的具有一體化結(jié)構(gòu)的膜電極。
實施例2一、氣體擴散層的制備1、將TORRY碳紙TGP-H-060周邊預留一定的待處理密封區(qū)域，用真空負壓法(負壓為-0.01MPa)，使固體含量以重量％為10％的聚四氟乙烯分散液均勻浸入中心活性區(qū)域，控制碳紙中聚四氟乙烯的增加量達到10％；在350℃的溫度干燥15分鐘，自然冷卻；2、將1份(重量)聚四氟乙烯分散液、3份(重量)Vulcan-XC-72碳粉和100份(重量)去離子水攪拌處理30分鐘至混合均勻，然后超聲處理20分鐘，形成穩(wěn)定無沉降的“墨水”狀混合物；
3、在碳紙周邊預留一定的待處理密封區(qū)域，在其中心部位將上述“墨水”狀混合物用刮刀刮涂形成厚度為22微米，空隙率為50％的微孔薄層，然后在350℃的溫度干燥20分鐘，自然冷卻；二、澆鑄法制備具有一體化復合結(jié)構(gòu)的氣體擴散單元1、將1份(重量)聚偏氟乙烯樹脂溶解于4份(重量)的甲基吡咯烷酮(NMP)溶劑中。
2、將模具放在氣體擴散層上，并將碳紙的預留區(qū)域和模具的澆鑄處對齊；3、將聚偏氟乙烯溶液澆鑄在模具的澆鑄區(qū)域，在110℃溫度揮發(fā)溶劑，形成具有復合結(jié)構(gòu)保護膜邊框的氣體擴散層；4、將步驟3制備的具有復合結(jié)構(gòu)保護膜邊框的氣體擴散層在熱壓機下保持溫度170℃、0.03MPa熱壓5分鐘，取出冷卻，即制得具有穩(wěn)定復合結(jié)構(gòu)的氣體擴散單元。
三、一體化結(jié)構(gòu)5層膜電極的組裝1、將熱熔膠膜TBF-615(或美國3M公司其它熱熔膠薄膜)裁成與密封區(qū)域相同的方框，在130℃溫度熱壓轉(zhuǎn)移到擴散層的內(nèi)側(cè)邊框上；2、將陽極和陰極的氣體擴散單元和催化劑涂層膜在溫度為130℃、壓力為0.1MPa的條件下熱壓1分鐘，即制成具有一體化結(jié)構(gòu)的5層膜電極。
實施例3一、氣體擴散層的制備1、將1份(重量)聚四氟乙烯分散液、3份(重量)Vulcan-XC-72碳粉和100份(重量)去離子水攪拌處理30分鐘至混合均勻，再超聲處理20分鐘，形成穩(wěn)定無沉降的“墨水”狀混合物；2、將SGL公司的碳紙GDL 30 BA周邊預留一定的待處理密封區(qū)域，在其中心部位將上述“墨水”狀混合物用刮刀刮涂形成厚度為22微米，空隙率為50％的微孔薄層，在350℃溫度干燥20分鐘，自然冷卻。
二、澆鑄法制備具有一體化復合結(jié)構(gòu)的氣體擴散單元1、將1份(重量)聚雜萘聯(lián)苯聚醚砜樹脂溶解于9份(重量)的二甲基乙酰胺(DMAc)中；2、將模具放在氣體擴散層上，碳紙的預留區(qū)域和模具的澆鑄處對齊；
3、將聚雜萘聯(lián)苯聚醚砜溶液澆鑄在模具的澆鑄區(qū)域，在110℃溫度揮發(fā)溶劑，形成具有復合結(jié)構(gòu)保護膜邊框的氣體擴散層；4、將步驟3制備的具有復合結(jié)構(gòu)保護膜邊框的氣體擴散層在熱壓機內(nèi)保持溫度250℃、0.02MPa熱壓5分鐘，取出冷卻，即制得具有穩(wěn)定復合結(jié)構(gòu)的氣體擴散單元。
三、一體化結(jié)構(gòu)5層膜電極的組裝1、將熱熔膠膜TBF-845EG(或美國3M公司其它熱熔膠薄膜)裁成與密封區(qū)域相同的方框，在130℃溫度，借助離型膜熱壓轉(zhuǎn)移到擴散層的內(nèi)側(cè)邊框上；2、將陽極和陰極的氣體擴散單元和催化劑涂層膜在溫度為130℃、壓力為0.1MPa的條件下熱壓0.5分鐘，即制成具有一體化結(jié)構(gòu)的5層膜電極。
權(quán)利要求
1.一種具有一體化結(jié)構(gòu)的燃料電池膜電極的制備方法，其特征在于，它包括如下步驟a、在碳紙周邊預留一定的待處理密封區(qū)域，用噴涂法或真空負壓法使碳紙內(nèi)聚四氟乙烯樹脂的含量達到1％～60％，干燥后進行高溫處理；b、將憎水高分子樹脂分散液、碳粉與醇類或水以一定的比例混合，形成穩(wěn)定無沉降的墨水狀混合物；c、在碳紙周邊預留一定的待處理密封區(qū)域，將所述墨水狀混合物涂覆在碳紙的中心部位，使碳紙中高分子樹脂的含量達到0％～70％，干燥10-100分鐘，形成厚度為1-100微米，空隙率20-80％的氣體擴散層；d、將高分子樹脂溶解后澆鑄在碳紙周邊的待處理密封區(qū)域，使其與氣體擴散層形成具有局部復合結(jié)構(gòu)的初級密封膜；e、將上述具有初級密封膜的擴散層熱壓，使樹脂與氣體擴散層形成具有穩(wěn)定的一體化結(jié)構(gòu)的氣體擴散單元；f、在氣體擴散單元的密封區(qū)域的單面或兩面制備熱溶膠層；g、將陽極和陰極的氣體擴散單元與催化劑涂層膜在一定溫度和壓力下熱壓一段時間，即制成具有一體化結(jié)構(gòu)的多層膜電極。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟a中，所述高溫處理為高溫干燥，干燥溫度為340℃～360℃，時間為20～60分鐘。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟b中，將高分子樹脂分散液、碳粉與醇類或水以1～5∶1～5∶10～100的重量份比例在高速分散設(shè)備中處理10～60分鐘至混合均勻，再超聲處理10～60分鐘，直到形成穩(wěn)定無沉降的墨水狀混合物。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟d中，所述高分子樹脂包括可溶解的聚砜類、聚醚酮類、聚酰胺類、聚酰亞胺類、聚烯烴類、含氟聚合物以及嵌段聚合物。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述高分子樹脂優(yōu)選化學穩(wěn)定性與熱穩(wěn)定性良好，并易溶于低毒或無毒溶劑的高分子樹脂。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述高分子樹脂最優(yōu)選聚偏氟乙烯樹脂。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟c的涂覆可通過噴涂法、真空負壓澆鑄法、浸漬法、振蕩浸漬法來實現(xiàn)。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，步驟c的涂覆的優(yōu)選方法為噴涂法或真空負壓澆鑄法。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟d中，溶解高分子樹脂的溶劑選自醚類、砜類、酮類或胺類中的至少一種，溶液濃度為5％～50％。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟d中，當高分子樹脂為聚偏氟乙烯樹脂時，優(yōu)選溶劑為二甲基甲酰胺。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟d中，用澆鑄法制備氣體擴散單元的步驟為(1)、將模具放在氣體擴散層上，并使碳紙的預留區(qū)域和模具的澆鑄處對齊；(2)、將高分子樹脂溶液澆鑄在模具的澆鑄區(qū)域，控制溫度揮發(fā)溶劑，至到在擴散層上形成初級密封膜；(3)、將上述具有局部復合結(jié)構(gòu)的氣體擴散層進行平行熱壓，熱壓壓力小于0.03MPa，使高分子樹脂與氣體擴散層形成穩(wěn)定的一體化結(jié)構(gòu)。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟f中，熱熔膠層的制備是將液態(tài)膠通過噴涂、刮涂、絲網(wǎng)印刷、浸漬、淋涂法在密封區(qū)域上形成所述的熱熔膠涂層；或是先將熱熔膠膜轉(zhuǎn)移到氣體擴散單元密封區(qū)域上，再剝離熱熔膠的離型膜后在氣體擴散單元上形成熱熔膠層。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述熱熔膠材料選自聚胺酯類、乙烯-醋酸乙烯共聚物類、聚酰胺類熱熔膠的至少一種。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述熱熔膠層的厚度為1～100微米，優(yōu)選厚度為5～50微米。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟g中，在低壓力下將氣體擴散單元和催化劑涂層膜熱壓組裝，其熱壓壓力小于1MPa，濕度為120℃～180℃。
全文摘要
一種具有一體化結(jié)構(gòu)的燃料電池膜電極的制備方法，它包括如下步驟a.在碳紙周邊預留一定的待處理密封區(qū)域，進行疏水處理；b.將憎水高分子樹脂分散液、碳粉與醇類或水以一定的比例混合，形成穩(wěn)定無沉降的墨水狀混合物；c.在碳紙周邊預留一定的待處理密封區(qū)域，將所述墨水狀混合物涂覆在碳紙的中心部位，形成氣體擴散層；d.將高分子樹脂溶解后澆鑄在碳紙周邊的待處理密封區(qū)域，使其與氣體擴散層形成初級密封膜；e.將上述具有局部復合結(jié)構(gòu)的擴散層熱壓，使樹脂與氣體擴散層形成具有穩(wěn)定的一體化結(jié)構(gòu)的氣體擴散單元；f.在氣體擴散單元的密封區(qū)域的單面或兩面涂覆熱溶膠層；g.將陽極和陰極的氣體擴散單元與催化劑涂層膜在一定溫度和壓力下熱壓一段時間，即制成具有一體化結(jié)構(gòu)的多層膜電極。本發(fā)明可提高膜電極的使用壽命。
文檔編號H01M2/14GK1770519SQ200410052120
公開日2006年5月10日 申請日期2004年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月3日
發(fā)明者王傳福, 董俊卿 申請人:比亞迪股份有限公司