新型多催化层技术制备高性能超低铂载量膜电极

摘要

膜电极组件(MEA)是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心部件，不仅对PEMFC的性能有很大的影响，而且对降低其生产成本、加快其商业化进程具有很重要的现实意义。目前PEMFC都采用贵金属铂作为催化剂，因此低铂载量和高铂利用率是质子交换膜燃料电池发展的关键问题。本文设计了一种新型的双催化层（DCL）阴极来提高超低铂载量膜电极的性能。膜电极的阴极由内外两个催化剂层组成：内层（靠近膜）含有较高的Nafion含量以保证质子传输，外层含有较低的Nafion含量以利于气体扩散及水的排出。与通常文献中制备的双催化层电极不同，这种新型双催化层阴极使用两种不同铂含量的催化剂来制备：内层使用J.M40%Pt/C催化剂，而外层使用自制10%Pt/C催化剂。内外层中Nafion含量分别为33wt.%和20wt.%。