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申请/专利权人：合肥综合性国家科学中心能源研究院(安徽省能源实验室)

摘要：本发明公开了一种提高燃料电池催化层内催化剂氧还原活性的方法，属于燃料电池技术领域。本发明是在催化剂浆料制备过程中，先加入质子化富氮材料与PFSA离聚物相互作用，然后加入催化剂，经过充分地均质、分散后，将催化剂浆料涂覆在质子交换膜上，经干燥处理后，制得高氧还原活性的催化层。采用本发明制备的质子化富氮材料修饰的催化层能够有效地降低磺酸基团对催化剂的毒化，增加有利于局域氧传输的离聚物非晶区比例，并提高催化层质子电导率，特别适用于低贵金属载量膜电极在高电流密度下的性能提升，具有制备工艺简单有效、成本低廉等优点。此外，质子化富氮材料在催化层中稳定的存在，提升了膜电极的耐久性。

主权项：1.一种提高燃料电池催化层内催化剂氧还原活性的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、质子化富氮材料的制备按照富氮材料和浓酸质量比为1:20~150称取富氮材料和浓酸，然后将两者混合，持续超声刻蚀1~20h；再按照浓酸和去离子水体积比为1:0.5~3称取去离子水，将去离子水添加入富氮材料和浓酸的混合溶液中，静置0.1~20h，得到粉末悬浮液；使用抽滤方式提取粉末，并用去离子水反复清洗1~5遍，在60℃真空干燥1~20h后即可得到质子化富氮材料粉末；步骤2、质子化富氮材料修饰催化剂浆料的配制按照PFSA离聚物与步骤1中制得的质子化富氮材料的质量比为1:0.01~0.1称取PFSA离聚物溶液和质子化富氮材料，然后将两者混合并加入至高挥发性溶液中，控制PFSA离聚物的质量浓度为0.1~10wt%，在室温条件下超声分散10~40mins得到与质子化富氮材料相互作用的PFSA离聚物混合溶液；再按照催化剂与PFSA离聚物的质量比为1:0.1~1.2称取催化剂，经少量超纯水润湿后，加入至与质子化富氮材料相互作用的PFSA离聚物混合溶液中，匀质10~30mins，分散5~40mins，脱泡1~20mins，即可得到质子化富氮材料修饰催化剂浆料；步骤3、催化层涂覆质子交换膜的制备将质子交换膜平铺至温度为40~90℃加热台上，然后将步骤2中制得的质子化富氮材料修饰催化剂浆料涂覆在质子交换膜两侧，烘干后即可得到催化层涂覆质子交换膜组件。

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