[发明专利]一种燃料电池的微孔层结构、其制备方法与燃料电池阴极组件

权利要求书

1.一种燃料电池膜电极组件，包括依次叠加设置的电解质膜、催化电极层、微孔层和气体扩散层，所述微孔层包括依次叠加设置的高水气透过性微孔层与低水气透过性微孔层；沿空气流路方向上，高水气透过性微孔层的厚度递增，低水气透过性微孔层的厚度递减，微孔层结构的总厚度保持一致；在空气入口，高水气透过性微孔层的厚度小于低水气透过性微孔层的厚度，在空气出口，高水气透过性微孔层的厚度大于低水气透过性微孔层的厚度；

所述微孔层结构中的高水气透过性微孔层设置于所述气体扩散层端；

所述高水气透过性微孔层的孔隙率为40～55％；所述低水气透过性微孔层的孔隙率为30～45％。

2.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极组件，其特征在于，所述微孔层结构的厚度为30～60μm。

3.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极组件，其特征在于，所述高水气透过性微孔层在空气入口处的厚度为0～30μm，在出口处的厚度为30～60μm；所述低水气透过性微孔层在空气入口处的厚度为30～60μm，在空气出口处的厚度为0～30μm。

4.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极组件，其特征在于，所述微孔层至少为1层。

5.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极组件，其特征在于，所述微孔层的制备方法，包括以下步骤：

A)，制备第一浆料混合物与第二浆料混合物，所述第一浆料混合物与所述第二浆料混合物均由碳粉体、粘接剂、分散剂与溶剂组成，所述第一浆料混合物的水气透过性高于第二浆料混合物；

B)，在经过疏水处理的气体扩散层表面涂覆第一浆料混合物，热处理后得到高水气透过性微孔层，再涂覆第二浆料混合物，得到低水气透过性微孔层；

或者，在经过疏水处理的气体扩散层表面涂覆第二浆料混合物，热处理后得到低水气透过性微孔层，再涂覆第一浆料混合物，得到高水气透过性微孔层；

通过控制涂覆工艺使高水气透过性微孔层的厚度在空气流路方向上递增，低水气透过性微孔层的厚度在空气流路方向上递减，微孔层结构的总厚度保持一致；在空气入口，高水气透过性微孔层的厚度小于低水气透过性微孔层的厚度，在空气出口，高水气透过性微孔层的厚度大于低水气透过性微孔层的厚度；

所述微孔层结构中的高水气透过性微孔层设置于所述气体扩散层端；

所述高水气透过性微孔层的孔隙率为40～55％；所述低水气透过性微孔层的孔隙率为30～45％。

6.根据权利要求5所述的燃料电池膜电极组件，其特征在于，所述第一浆料混合物中的碳粉体为大颗粒碳粉，粒径为30～60nm；所述第二浆料混合物中的碳粉体为小颗粒粉体，粒径为20～50nm。

7.根据权利要求5所述的燃料电池膜电极组件，其特征在于，所述涂覆工艺的涂覆工具采用具有狭缝或喷头的涂覆机或刮刀。