[0007] 针对现有燃料电池膜电极制备中催化层难以分散，难以有序化控制的缺陷，以及直接超声喷涂不能稳定生产的缺陷，本发明提出一种卷对卷稳定连续印刷制备燃料电池膜电极的方法，从而实现了批量化稳定生产具有均匀有序分布催化层的燃料电池膜电极的目的。
[0008] 为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
[0009] 一种卷对卷稳定连续印刷制备燃料电池膜电极的方法，所述燃料电池膜电极是将市售Nafion全氟磺酸树脂细化后的微粒与催化剂混合制成干粉催化剂涂料，然后利用两个凹版印刷辊将干粉催化剂涂料直接印刷热粘合在质子交换膜的两面而制得。具体制备方法如下：
[0010] （1）将市售Nafion全氟磺酸树脂加入气流涡旋微细机中，然后在冷冻条件下细化制得粒径小于2μm的微粒，接着将微粒与催化剂混合均匀，得到干粉催化剂涂料；
[0011] （2）将成卷的质子交换膜放入卷对卷印刷机的送料架上，将两个凹版印刷辊沾取干粉催化剂涂料，然后使得质子交换膜经过两个对辊凹版间进行印刷，在两辊对压和加热下，将干粉催化剂涂料直接印刷热粘合在质子交换膜的两面形成催化剂层，接着冷却、卷取，即得燃料电池膜电极。
[0012] 冷冻粉碎是利用物理在低温条件下的“低温脆性”，即物料随着温度的降低，其硬度和脆性增加，而塑性和韧性降低，在一定温度下，用很有的力就能将其粉碎。因此通过冷冻粉碎的物料，其粒度可达到“超细微”的程度，并且可最大程度地保证物料的有效分子结构、成分和活性。因此，本发明选择冷冻条件下将市售Nafion全氟磺酸树脂在气流涡旋微细机中进行粉碎细化，可得到全氟磺酸树脂超微粉（粒径小于2μm），可与碳载贵金属催化剂分散均匀，得到综合性能优异的干粉催化剂涂料。优选的，步骤（1）中所述冷冻条件的温度控制在-80℃～-30℃。
[0013] 优选的，步骤（1）中所述气流涡旋微细机细化的风量为1200-2000m3/h，粉碎盘转速为5000-7000rpm。
[0014] 优选的，步骤（1）中所述催化剂为碳载贵金属催化剂。
[0015] 进一步优选的，所述贵金属可为Pt、Pd、Ru、Rh、Ir、Os、Au 中的一种。
[0016] 优选的，步骤（1）中，市售Nafion全氟磺酸树脂微粒、催化剂的质量比例为1:2-4。
[0017] 优选的，步骤（2）中所述质子交换膜为磺化聚醚醚酮膜、磺化聚苯醚膜、磺化聚苯乙烯膜、全氟磺酸树脂膜、磺化三氟苯乙烯膜中的一种或两种以上的组合。
[0018] 进一步的，凹版网纹印刷的印版，印刷部分低于空白部分，而凹陷程度又随图像的层次有深浅同，图像层次越暗，其深度越深，空白部分则在同一平面上，印刷时，全版面涂布或沾取涂料后，用刮墨机械刮去平面上（即空白部分）的油涂料，使涂料只保留在版面低凹的印刷部上，并使其涂料转移到承印物上，获得印刷品。因版面上印刷部分凹陷的深浅不同，所以印刷部分的涂料量就不等，印刷成品上的涂层厚度也不一致，凹版网纹辊印刷涂布方式得到的涂层分布均匀，涂布量比较准确，可实现有序分布。因此，本发明凹版印刷辊沾取干粉催化剂涂料，通过两辊对压和加热，使得催化剂以干粉态直接粘合在质子交换膜的两面，而且由于凹版印刷辊雕刻有斜网纹，使得催化剂层呈有序的斜网纹分布，实现了一次连续化卷对卷制备有序分布催化剂层的燃料电池膜电极的目的。
[0019] 优选的，步骤（2）中所述凹版印刷辊的表面雕刻有网纹，网纹的网线呈均匀分布的斜纹状，网纹深度为5-10μm，网纹间距为50-100μm。
[0020] 优选的，所述凹版印刷辊的表面网纹由电子雕刻制版方法、激光雕刻制版方法、机械雕刻制版方法中任意一种制备得到。
[0021] 优选的，步骤（2中所述两辊对压的压力为1.5-2MPa，加热温度为80-90℃。
[0022] 优选的，步骤（2）中所述膜电极催化剂层的厚度为5-15μm。
[0023] 现有燃料电池膜电极制备中催化层存在难以分散、难以有序化控制的缺陷，以及直接超声喷涂的方法存在无法稳定生产的缺陷，限制了其应用。鉴于此，本发明提出一种卷对卷稳定连续印刷制备燃料电池膜电极的方法，将市售Nafion全氟磺酸树脂在冷冻条件下经气流涡旋微细机细化制得微粒，然后与催化剂混均，得到干粉催化剂涂料；将成卷的质子交换膜放入卷对卷印刷机送料架，两个凹版印刷辊辊对辊施加压力并加热，质子交换膜经过两个对辊凹版印刷，将干粉催化剂涂料直接印刷热粘合在质子交换膜的两面，经冷却、卷取，得到燃料电池膜电极,使用时进一步贴合碳纸即可。本发明提供的制备方法，不但实现了一次连续化卷对卷制备膜电极，而且催化剂以有序网纹分布，增加了质子的传递效能，同时由于采用干粉催化剂，有效防止了采用液态催化剂涂敷形成致密层影响气体传导的问题，并且降低了催化剂用量，提高了催化层中质子高效传递和催化剂使用效率，使得催化剂层有序化控制简单易控。
[0024] 本发明提出一种卷对卷稳定连续印刷制备燃料电池膜电极的方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
[0025] 1、本发明通过制备干粉催化剂，通过凹版印刷辊辊对辊形成压力、热压，使得催化剂以干粉态直接粘合在质子交换膜的两面，而且由于凹版印刷辊雕刻有斜网纹，使得膜电极的催化剂层呈有序的斜网纹分布。
[0026] 2、本发明的制备方法不但实现了一次连续化卷对卷制备膜电极，而且催化剂以有序网纹分布，增加了质子的传递效能；同时由于采用干粉催化剂，有效防止了采用液态催化剂涂敷形成致密层影响气体传导的问题。
[0027] 3、本发明的制备方法降低了催化剂用量，提高了催化层中质子高效传递，提高催化剂使用效率，使得催化剂层有序化控制简单易控。
