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CN115020721A - 膜电极催化浆液、膜电极及其制备方法、燃料电池 - Google Patents

膜电极催化浆液、膜电极及其制备方法、燃料电池 Download PDF

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CN115020721A
CN115020721A CN202210815141.3A CN202210815141A CN115020721A CN 115020721 A CN115020721 A CN 115020721A CN 202210815141 A CN202210815141 A CN 202210815141A CN 115020721 A CN115020721 A CN 115020721A
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CN
China
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membrane electrode
acid
catalyst
boiling point
magnetic field
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CN202210815141.3A
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张中天
于力娜
唐柳
朱雅男
高梦阳
王晶晶
刘晓雪
普星彤
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FAW Jiefang Automotive Co Ltd
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FAW Jiefang Automotive Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种膜电极催化浆液、膜电极及其制备方法、燃料电池。上述膜电极催化浆液包含催化剂、离子聚合物、分散溶剂以及铁磁性纳米颗粒。其中，铁磁性纳米颗粒能够在磁场作用下运动。在制备膜电极时，将上述膜电极催化浆液涂覆在质子交换膜上作为催化层，在干燥过程中，通过施加磁场，能够使铁磁性纳米颗粒在催化层中移动，提高催化层的孔隙率。并且，能够形成有序化分布的孔隙结构，孔隙结构有序化的分布，更易于形成连通的孔隙通道，有利于膜电极工作过程中水和气体的传输。此外，铁磁性纳米颗粒为纳米尺度，所形成孔隙通路的尺寸为纳米级，提升了催化层的次孔率，有利于膜电极工作过程中水的外排和气体的输送，从而提高膜电极的性能。

Description

膜电极催化浆液、膜电极及其制备方法、燃料电池
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，特别是涉及一种膜电极催化浆液、膜电极及其制备方法、燃料电池。
背景技术
膜电极作为产生电能的部件，是质子交换膜燃料电池中的关键部件。膜电极主要由质子交换膜、阴极催化层、阳极催化层、阴极气体扩散层和阳极气体扩散层等功能层组成。其中，阴极催化层和阳极催化层作为电化学反应的场所，是膜电极的核心功能层。阴极催化层中发生质子、电子与氧气在催化作用下生成水的过程，该过程需保证充足的氧气供应，以使反应能够持续，从而向外稳定提供能源。然而，由于阴极生产大量的水，这些水如不迅速排出催化层，将使得催化层出现堵塞现象，影响气体的传输，从而影响膜电极性能。
发明内容
基于此，有必要提供一种膜电极催化浆液、膜电极及其制备方法、燃料电池，以解决催化层出现堵塞而影响气体的传输的问题。
一种膜电极催化浆液，包括如下重量份数的各组分：
Figure BDA0003742040260000011
在其中一个实施例中，所述铁磁性纳米颗粒的粒径为5nm～100nm。
在其中一个实施例中，所述铁磁性纳米颗粒的材料为铁、钴、镍及其氧化物中的一种或多种。
在其中一个实施例中，所述催化剂为碳负载铂催化剂。
在其中一个实施例中，所述铁磁性纳米颗粒与所述催化剂中碳载体的质量比为(1～3)∶(7～9)。
在其中一个实施例中，所述离子聚合物与所述催化剂中碳载体的质量比为(0.7-1.1)∶1。
在其中一个实施例中，所述分散溶剂包括质量比为(0.5～2)∶(8～9.5)的高沸点溶剂以及低沸点溶剂，所述高沸点溶剂的沸点为120℃～300℃，所述低沸点溶剂的沸点为70℃～100℃。
在其中一个实施例中，所述高沸点溶剂选自丙三醇、乙二醇以及二甲基亚砜中的一种或多种。
在其中一个实施例中，所述低沸点溶剂选自水、正丙醇、异丙醇、乙醇以及乙酸乙酯中的一种或多种。
在其中一个实施例中，所述离子聚合物选自Nafion、Aquivion中的一种或多种。
上述任一实施例所述的膜电极催化浆液的制备方法，包括以下步骤：
取所述催化剂、所述离子聚合物、所述分散溶剂以及所述铁磁性纳米颗粒按比例混合均匀。
一种膜电极的制备方法，包括以下步骤：
提供质子交换膜，在所述质子交换膜的表面上涂覆上述任一实施例所述的膜电极催化浆液，得到涂覆件；
对所述涂覆件进行干燥处理，得到成膜件，在所述干燥处理的过程中，在所述涂覆件上施加磁场。
在其中一个实施例中，所述膜电极的制备方法还包括以下步骤：
对所述成膜件进行酸洗处理，得到酸洗件。
在其中一个实施例中，所述酸洗处理采用的酸溶液选自硫酸、盐酸以及硝酸中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述酸洗处理采用的酸溶液的浓度为0.5mol/L～5mol/L。
在其中一个实施例中，所述酸洗处理的时间为20min～120min。
在其中一个实施例中，所述膜电极的制备方法还包括以下步骤：
对所述酸洗件进行水洗处理。
在其中一个实施例中，所述磁场的磁场强度为10Gauss～10000Gauss。
在其中一个实施例中，所述磁场的方向垂直于所述涂覆件。
其特征在于，所述干燥处理的温度为80℃～130℃，时间为20min～60min。
一种膜电极，通过上述任一实施例所述的膜电极的制备方法制备得到。
一种燃料电池，具有所述的膜电极。
与传统方案相比，上述膜电极催化浆液具有以下有益效果：
上述膜电极催化浆液包含催化剂、离子聚合物、分散溶剂以及铁磁性纳米颗粒。其中，铁磁性纳米颗粒具有铁磁性，能够在磁场作用下运动。在制备膜电极时，将上述膜电极催化浆液涂覆在质子交换膜上作为催化层，在干燥过程中，通过施加磁场，能够使铁磁性纳米颗粒在催化层中移动，提高催化层的孔隙率。并且，能够形成有序化分布的孔隙结构，孔隙结构有序化的分布，更易于形成连通的孔隙通道，有利于膜电极工作过程中水和气体的传输。此外，铁磁性纳米颗粒为纳米尺度，所形成孔隙通路的尺寸为纳米级，提升了催化层的次孔率，有利于膜电极工作过程中水的外排和气体的输送，从而提高膜电极的性能。
附图说明
图1为实施例1制备的膜电极的极化曲线图；
图2为对比例2制备的膜电极的极化曲线图；
图3为对比例1制备的膜电极的极化曲线图；
图4为对比例2制备的膜电极的极化曲线图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
一种膜电极催化浆液，其特征在于，包括如下重量份数的各组分：
Figure BDA0003742040260000051
上述膜电极催化浆液包含催化剂、离子聚合物、分散溶剂以及铁磁性纳米颗粒。其中，铁磁性纳米颗粒具有铁磁性，能够在磁场作用下运动。在制备膜电极时，将上述膜电极催化浆液涂覆在质子交换膜上作为催化层，在干燥过程中，通过施加磁场，能够使铁磁性纳米颗粒在催化层中移动，提高催化层的孔隙率。并且，能够形成有序化分布的孔隙结构，孔隙结构有序化的分布，更易于形成连通的孔隙通道，有利于膜电极工作过程中水和气体的传输。此外，铁磁性纳米颗粒为纳米尺度，所形成孔隙通路的尺寸为纳米级，提升了催化层的次孔率，有利于膜电极工作过程中水的外排和气体的输送，从而提高膜电极的性能。
在干燥完成后，将成膜中的铁磁性纳米颗粒去除，例如通过酸洗的方式去除，从而留下相对有序化的孔隙结构，形成通畅的孔隙路径，且不会造成活性位点的堵塞。
可选地，铁磁性纳米颗粒的材料为铁、钴、镍及其氧化物中的一种或多种。进一步地，铁磁性纳米颗粒的材料为铁、钴、镍、四氧化三铁、四氧化三钴以及氧化镍中的一种或多种。
在其中一个示例中，铁磁性纳米颗粒的粒径为10nm～50nm。进一步地，在其中一个示例中，铁磁性纳米颗粒的粒径为15nm～20nm。上述铁磁性纳米颗粒为纳米尺度，能够在催化层成膜过程中形成纳米尺寸的孔隙结构，提升催化层的次孔率，有利于水的外排和气体的输送。
在其中一个示例中，催化剂为碳负载铂催化剂，例如可以是但不限于Pt/C、Pt-Co/C、Pt-Ni/C中的一种或多种。在其中一个示例中，催化剂选用Pt/C催化剂。
在其中一个示例中，铁磁性纳米颗粒与催化剂中碳载体的质量比为(1～3)∶(7～9)，具体例如为1∶9、2∶8、3∶7等。
可选地，离子聚合物可以是但不限于Nafion、Aquivion中的一种或多种。
在其中一个示例中，离子聚合物与催化剂中碳载体的质量比(即I/C比)为(0.7-1.1)∶1，具体例如为0.7∶1、0.8∶1、0.9∶1、1∶1、1.1∶1等。
可选地，分散溶剂可以是但不限于水、醇类溶剂、酯类溶剂等。
在催化层涂覆后的干燥过程中，若干燥温度过低，干燥速率慢，大量的溶剂会使得质子交换膜极易溶胀而导致性能下降，若干燥速率快，溶剂蒸发迅速，铁磁性纳米颗粒被固定的速度过快，不利于其有序化的分布。
为改善上述问题，在其中一个示例中，分散溶剂采用高沸点溶剂和低沸点溶剂进行复配。其中，高沸点溶剂的沸点为120℃～300℃，具体例如为150℃、180℃、200℃、250℃、300℃等；低沸点溶剂的沸点为70℃～100℃，具体例如为70℃、80℃、90℃、100℃等。
在上述示例中，通过高沸点溶剂和低沸点溶剂的复配使用，膜电极催化浆液涂覆后，在相对较快的干燥过程中，低沸点溶剂先蒸发，减少大量溶剂对质子交换膜的溶胀作用，同时仍留有部分高沸点溶剂，保证铁磁性纳米颗粒不会被快速固定，保持一定的移动能力，从而能够在磁场作用下形成相对有序化的分布。
在其中一个示例中，高沸点溶剂选自丙三醇、乙二醇以及二甲基亚砜中的一种或多种。
在其中一个示例中，低沸点溶剂选自水、正丙醇、异丙醇、乙醇以及乙酸乙酯中的一种或多种。
在其中一个示例中，高沸点溶剂和低沸点溶剂质量比为(0.5～2)∶(8～9.5)。进一步地，在其中一个示例中，高沸点溶剂和低沸点溶剂质量比为(0.8～1.5)∶(8.5～9.2)。在一些具体的示例中，高沸点溶剂和低沸点溶剂质量比为0.5∶9.5、0.8∶9.2、1∶9、1.2∶8.8、1.4∶8.6等。
本发明还提供一种上述任一示例的膜电极催化浆液的制备方法，包括以下步骤：
取催化剂、离子聚合物、分散溶剂以及铁磁性纳米颗粒按比例混合均匀。
在其中一个示例中，将原料混合的方式是在10℃以下对混合物超声分散0.5～3小时。
在其中一个示例中，离子聚合物以溶液形式加入。在其中一个示例中，离子聚合物溶液的中离子聚合物的质量分数为5％～20％。
本发明还提供一种膜电极的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，提供质子交换膜，在质子交换膜的表面上涂覆上述任一示例的膜电极催化浆液，得到涂覆件。
步骤S2，对涂覆件进行干燥处理，得到成膜件，在干燥处理的过程中，在涂覆件上施加磁场。
步骤S3，对成膜件进行酸洗处理，得到酸洗件。
上述膜电极的制备方法使用上述的膜电极催化浆液在质子交换膜上涂覆及干燥成膜，作为催化层。在干燥处理的过程中，在涂覆件上施加磁场，由于铁磁性纳米颗粒具有铁磁性，能够在磁场作用下运动，形成相对有序的分布，提高催化层的孔隙率。并且，能够形成有序化分布的孔隙结构，孔隙结构有序化的分布，更易于形成连通的孔隙通道，有利于膜电极工作过程中水和气体的传输。此外，铁磁性纳米颗粒为纳米尺度，所形成孔隙通路的尺寸为纳米级，提升了催化层的次孔率，有利于膜电极工作过程中水的外排和气体的输送，从而提高膜电极的性能。
在质子交换膜上涂覆膜电极催化浆液的方式可以是但不限于喷涂、刮涂、旋涂、喷墨打印等。在其中一个示例中，涂覆膜电极催化浆液的方式为喷涂。
在其中一个示例中，将质子交换膜放置在涂膜工位上，并在涂膜工位上施加磁场。然后在涂膜工位上进行膜电极催化浆液的涂覆以及干燥。
膜电极催化浆液可以是仅涂覆在质子交换膜的一侧表面上，作为阳极催化层或者阴极催化层，而在质子交换膜的另一侧表面采用传统的催化浆液进行涂覆。
在其中一个示例中，在质子交换膜的两侧表面分别涂覆膜电极催化浆液，分别作为阳极催化层和阴极催化层。
阳极催化层和阴极催化层所采用的膜电极催化浆液的成分用量可以相同，也可以根据需要选择不同的成分用量。
在其中一个示例中，阳极催化层的铂载量为0.05mg/cm2～0.1mg/cm2。阴极催化层的铂载量为0.2mg/cm2～0.4mg/cm2。
在其中一个示例中，先在质子交换膜的一侧表面上涂覆膜电极催化浆液，并进行干燥后，再在质子交换膜的另一侧表面涂覆膜电极催化浆液，并进行干燥。
质子交换膜可选用但不限于Nafion112、Nafion119等商业化的质子膜。
磁场的磁场强度可根据铁磁性纳米颗粒的材料性质进行选择。
在其中一个示例中，磁场的磁场强度为10Gauss～10000Gauss，具体例如为50Gauss、100Gauss、500Gauss、1000Gauss、5000Gauss、10000Gauss等。
在其中一个示例中，磁场由电磁铁装置实现，便于通过电流强度的变化调节所需磁场强度。
在其中一个示例中，磁场的方向垂直于涂覆件。
在其中一个示例中，涂覆件干燥处理的温度为80℃～130℃，具体例如为80℃、90℃、100℃、110℃、120℃等。
在其中一个示例中，涂覆件干燥处理的时间为20min～30min。
所述制备方法还包括以下步骤：
对成膜件进行酸洗处理，得到酸洗件。
在干燥完成后，对成膜件进行酸洗处理，将成膜中的铁磁性纳米颗粒去除，从而留下相对有序化的孔隙结构，形成通畅的孔隙路径，且不会造成活性位点的堵塞。
可选地，酸洗处理采用的酸溶液可以是但不限于硫酸、盐酸以及硝酸中的至少一种。
在其中一个示例中，酸洗处理采用的酸溶液的浓度为0.5mol/L～5mol/L，具体例如为0.5mol/L、1mol/L、2mol/L、3mol/L、4mol/L等。
在其中一个示例中，酸洗处理的温度为室温。
在其中一个示例中，酸洗处理的时间为20min～120min，具体例如为30min、50min、70min、90min、110min等。
在其中一个示例中，膜电极的制备方法还包括以下步骤：
步骤S4，对酸洗件进行水洗处理，得到水洗件。
在其中一个示例中，水洗处理是采用去离子水对酸洗件进行浸泡冲洗。
在其中一个示例中，催化剂与去离子水的质量比为1∶(30-90)。
在其中一个示例中，分散溶剂与去离子水的质量比为(1-10)：(1-10)。
在其中一个示例中，水洗处理的温度为20℃～60℃，具体例如为20℃、30℃、40℃、50℃、60℃等。
在其中一个示例中，水洗处理的时间为10min～60min，具体例如为10min、60min、60min、60min、60min等。
水洗处理后，对水洗件进行干燥。干燥的温度为80℃～130℃，具体例如为80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃等。
可以理解，膜电极的制备方法还可以进一步包括阴极气体扩散层、阳极气体扩散层、阳极增强层、阴极增强层、密封部件等部件的制作步骤，在此不作限定。在以上实施例的基础上，本领域的技术人员可以根据需要补充这些步骤。
本发明还提供一种膜电极，其通过上述任一示例的膜电极的制备方法制备得到。
本发明还提供一种燃料电池，其具有上述的膜电极。
以下结合具体实施例和对比例进行进一步说明，但本发明并不局限于下述具体实施例。
以下实施例和对比例中使用的催化剂为商业化JM9100 Pt/C催化剂，Pt含量为60wt％。离聚物溶液为杜邦公司的D520型号产品。质子交换膜为Nafion112商业化质子膜。其他化学试剂均来自国药集团化学试剂有限公司和阿拉丁化学试剂有限公司。
实施例1
本实施例提供的膜电极的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，称取0.50g铂含量60wt％的商业化Pt/C催化剂，添加26.00g水、44.00g异丙醇、4.00g质量分数为5wt％的Nafion溶液、7.78g丙三醇以及0.05g四氧化三铁纳米颗粒，进行混合。在10℃以下超声处理2小时，得到分散均匀的催化剂浆液，用于制备膜电极的阴极催化层和阳极催化层。
步骤2，取质子交换膜放置于涂覆工位上，并在涂覆工位上施加磁场，磁场方向垂直于质子交换膜，磁场强度设定为1000Gauss。
步骤3，在质子交换膜的其中一侧表面上喷涂上述催化剂浆液，并在100℃的温度下进行干燥，形成阴极催化层。
步骤4，在质子交换膜的另一侧表面上喷涂上述催化剂浆液，并在100℃的温度下进行干燥，形成阳极催化层，得到涂覆件。
步骤5，在室温下，将上述涂覆件置于2mol/L硫酸溶液中，浸泡清洗1小时，去除催化层中的四氧化三铁纳米颗粒，得到酸洗件。
步骤6，采用50℃的去离子水对上述酸洗件进行浸泡和冲洗30分钟，并再次在100℃下干燥。
实施例2
本实施例提供的膜电极的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，称取0.50g铂含量60wt％的商业化Pt/C催化剂，添加26.00g水、44.00g异丙醇、4.00g质量分数为5wt％的Nafion溶液、7.78g丙三醇以及0.05g四氧化三铁纳米颗粒，进行混合。在10℃以下超声处理2小时，得到分散均匀的催化剂浆液，用于制备膜电极的阴极催化层和阳极催化层。
步骤2，取质子交换膜放置于涂覆工位上，并在涂覆工位上施加磁场，磁场方向垂直于质子交换膜，磁场强度设定为1000Gauss。
步骤3，在质子交换膜的其中一侧表面上喷涂上述催化剂浆液，并在100℃的温度下进行干燥，形成阴极催化层。
步骤4，在质子交换膜的另一侧表面上喷涂上述催化剂浆液，并在100℃的温度下进行干燥，形成阳极催化层，得到涂覆件。
在本实施例中，未对涂覆件进行酸洗和水洗。
对比例1
本对比例提供的膜电极的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，称取0.50g铂含量60wt％的商业化Pt/C催化剂，添加26.00g水、44.00g异丙醇、4.00g质量分数为5wt％的Nafion溶液以及7.78g丙三醇，进行混合。在10℃以下超声处理2小时，得到分散均匀的催化剂浆液，用于制备膜电极的阴极催化层和阳极催化层。
步骤2，取质子交换膜放置于涂覆工位上，并在涂覆工位上施加磁场，磁场方向垂直于质子交换膜，磁场强度设定为1000Gauss。
步骤3，在质子交换膜的其中一侧表面上喷涂上述催化剂浆液，并在100℃的温度下进行干燥，形成阴极催化层。
步骤4，在质子交换膜的另一侧表面上喷涂上述催化剂浆液，并在100℃的温度下进行干燥，形成阳极催化层，得到涂覆件。
步骤5，在室温下，将上述涂覆件置于2mol/L硫酸溶液中，浸泡清洗1小时，去除催化层中的四氧化三铁纳米颗粒，得到酸洗件。
步骤6，采用50℃的去离子水对上述酸洗件进行浸泡和冲洗30分钟，并再次在100℃下干燥。
在本对比例中，催化剂浆液中未添加四氧化三铁纳米颗粒。
对比例2
本实施例提供的膜电极的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，称取0.50g铂含量60wt％的商业化Pt/C催化剂，添加26.00g水、44.00g异丙醇和4.00g质量分数为5wt％的Nafion溶液，进行混合。在10℃以下超声处理2小时，得到分散均匀的催化剂浆液，用于制备膜电极的阴极催化层和阳极催化层。
步骤2，取质子交换膜放置于涂覆工位上，并在涂覆工位上施加磁场，磁场方向垂直于质子交换膜，磁场强度设定为1000Gauss。
步骤3，在质子交换膜的其中一侧表面上喷涂上述催化剂浆液，并在100℃的温度下进行干燥，形成阴极催化层。
步骤4，在质子交换膜的另一侧表面上喷涂上述催化剂浆液，并在100℃的温度下进行干燥，形成阳极催化层，得到涂覆件。
在本对比例中，催化剂浆液中未添加四氧化三铁纳米颗粒，也未对涂覆件进行酸洗和水洗。
将上述实施例1～2及对比例1～2制备的膜电极进行测试。催化层孔隙率、孔容和孔径的测试结果如表1所示。膜电极的极化曲线如图1至图4所示。
表1催化层孔隙率、孔容和孔径的测试结果
Figure BDA0003742040260000131
由表1测试结果可见，相比对比例1和2，实施例1和2通过在催化剂浆液中添加四氧化三铁纳米颗粒，并在涂覆干燥过程中施加磁场，使四氧化三铁纳米颗粒在磁场作用下有序移动，从而在提高了催化层的孔隙率、孔容和孔径。相比实施例2，实施例1在催化层干燥后，进行酸洗处理，去除四氧化三铁纳米颗粒，能够明显提高催化层的孔隙率、孔容和孔径。
表2峰值功率密度测试结果
样品 峰值功率密度/W/cm<sup>2</sup>
实施例1 1.13
实施例2 0.98
对比例1 0.92
对比例2 0.89
由表2测试结果可见，在催化剂浆液中添加铁磁性纳米颗粒，并在涂覆过程中添加磁场，可以有效优化催化层结构，提高膜电极功率密度。具有铁磁性纳米颗粒的催化层，在经过酸洗后，表现出更加优异的功率密度。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准，说明书可以用于解释权利要求的内容。

Claims (16)

1.一种膜电极催化浆液，其特征在于，包括如下重量份数的各组分：
Figure FDA0003742040250000011
2.如权利要求1所述的膜电极催化浆液，其特征在于，所述铁磁性纳米颗粒的粒径为5nm～100nm；和/或
所述铁磁性纳米颗粒的材料为铁、钴、镍及其氧化物中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的膜电极催化浆液，其特征在于，所述催化剂为碳负载铂催化剂。
4.如权利要求3所述的膜电极催化浆液，其特征在于，所述铁磁性纳米颗粒与所述催化剂中碳载体的质量比为(1～3)∶(7～9)；和/或
所述离子聚合物与所述催化剂中碳载体的质量比为(0.7-1.1)∶1。
5.如权利要求1～4中任一项所述的膜电极催化浆液，其特征在于，所述分散溶剂包括质量比为(0.5～2)∶(8～9.5)的高沸点溶剂以及低沸点溶剂，所述高沸点溶剂的沸点为120℃～300℃，所述低沸点溶剂的沸点为70℃～100℃。
6.如权利要求5所述的膜电极催化浆液，其特征在于，所述高沸点溶剂选自丙三醇、乙二醇以及二甲基亚砜中的一种或多种；和/或
所述低沸点溶剂选自水、正丙醇、异丙醇、乙醇以及乙酸乙酯中的一种或多种。
7.如权利要求1～4、6中任一项所述的膜电极催化浆液，其特征在于，所述离子聚合物选自Nafion、Aquivion中的一种或多种。
8.如权利要求1～7中任一项所述的膜电极催化浆液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
取所述催化剂、所述离子聚合物、所述分散溶剂以及所述铁磁性纳米颗粒按比例混合均匀。
9.一种膜电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供质子交换膜，在所述质子交换膜的表面上涂覆权利要求1～7中任一项所述的膜电极催化浆液，得到涂覆件；
对所述涂覆件进行干燥处理，得到成膜件，在所述干燥处理的过程中，在所述涂覆件上施加磁场。
10.如权利要求9所述膜电极的制备方法，其特征在于，所述膜电极的制备方法还包括以下步骤：
对所述成膜件进行酸洗处理，得到酸洗件。
11.如权利要求10所述膜电极的制备方法，其特征在于，所述酸洗处理采用的酸溶液选自硫酸、盐酸以及硝酸中的至少一种；和/或
所述酸洗处理采用的酸溶液的浓度为0.5mol/L～5mol/L；和/或
所述酸洗处理的时间为20min～120min。
12.如权利要求10所述膜电极的制备方法，其特征在于，所述膜电极的制备方法还包括以下步骤：
对所述酸洗件进行水洗处理。
13.如权利要求9～12中任一项所述膜电极的制备方法，其特征在于，所述磁场的磁场强度为10Gauss～10000Gauss；
所述磁场的方向垂直于所述涂覆件。
14.如权利要求9～12中任一项所述膜电极的制备方法，其特征在于，所述干燥处理的温度为80℃～130℃，时间为20min～60min。
15.一种膜电极，其特征在于，通过权利要求9～14中任一项所述的制备方法制备得到。
16.一种燃料电池，其特征在于，具有权利要求15所述的膜电极。
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