[发明专利]气体扩散电极及其生产方法、膜电极组件及其生产方法

权利要求书

1.一种气体扩散电极，其包括：

包括导电性材料和离子传导性材料的亲水性多孔层；

与所述亲水性多孔层邻接的催化剂层，

其中所述亲水性多孔层的水输送阻力小于所述催化剂层的水输送阻力。

2.根据权利要求1所述的气体扩散电极，其中所述亲水性多孔层的孔隙率大于所述催化剂层的孔隙率。

3.根据权利要求1或2所述的气体扩散电极，其中包括在所述亲水性多孔层中的导电性材料的BET氮比表面积小于包括在所述催化剂层中的电极催化剂的BET氮比表面积。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的气体扩散电极，其中所述亲水性多孔层的厚度小于所述催化剂层的厚度。

5.一种膜电极组件，其包括：

根据权利要求1-4中任一项所述的气体扩散电极；和

与所述气体扩散电极邻接的气体扩散层。

6.根据权利要求5所述的膜电极组件，其中所述亲水性多孔层设置在所述催化剂层和所述气体扩散层之间。

7.根据权利要求5或6所述的膜电极组件，其中至少在阳极电极中设置所述亲水性多孔层。

8.一种燃料电池，其使用根据权利要求1-4中任一项所述的气体扩散电极，或根据权利要求5-7中任一项所述的膜电极组件。

9.一种车辆，其上安装有根据权利要求8所述的燃料电池。

10.一种生产根据权利要求5-7中任一项所述的膜电极组件的方法，其包括将所述催化剂层和所述亲水性多孔层预先一体化的步骤。

11.根据权利要求1所述的气体扩散电极，其中形成气体扩散层并且所述气体扩散层包括亲水性多孔层和多孔气体扩散层基材，其中所述亲水性多孔层包含所述离子传导性材料和用所述离子传导性材料覆盖的所述导电性材料；

所述亲水性多孔层的至少一部分设置在所述气体扩散层基材中；和

所述气体扩散层基材的至少一部分为已进行亲水处理的亲水处理部。

12.根据权利要求11所述的气体扩散电极，其中所述亲水性多孔层的至少一部分形成于所述气体扩散层内部。

13.根据权利要求11或12所述的气体扩散电极，其中所述气体扩散层基材中水蒸气的有效扩散系数D(m²/s)在1个大气压和-20℃下满足以下式：

[式1]

D≥2.0×10^-5×ε^γ

其中ε为所述气体扩散层基材的孔隙率；和γ为所述气体扩散层基材的屈曲度。

14.根据权利要求11-13中任一项所述的气体扩散电极，其中所述气体扩散层基材中的孔的最小孔径不小于1μm。

15.根据权利要求11-14中任一项所述的气体扩散电极，其中所述亲水处理部包括选自由离子传导性材料、金属氧化物和亲水性聚合物组成的组中的至少一种。

16.根据权利要求11-15中任一项所述的气体扩散电极，其进一步包括气体扩散层和催化剂层，所述催化剂层包括离子传导性材料和承载催化剂组分的导电性载体，所述催化剂层具有用于在所述离子传导性材料和所述离子传导性材料彼此粘着下形成连续的液态水用输送通道的结构。

17.根据权利要求16所述的气体扩散电极，其中所述导电性载体为石墨化碳材料。

18.根据权利要求16或17所述的气体扩散电极，其中所述离子传导性材料的EW不大于1000g/eq。

19.一种膜电极组件，其包括根据权利要求11-15中任一项所述的气体扩散层或根据权利要求16-18中任一项所述的气体扩散电极。

20.根据权利要求19所述的膜电极组件，其中至少在阳极电极中设置所述气体扩散层。

21.一种燃料电池，其使用根据权利要求19或20所述的膜电极组件。

22.一种车辆，其上安装有根据权利要求21所述的燃料电池。