[发明专利]一种抑制燃料电池气体扩散层水淹的膜

权利要求书

1.一种抑制燃料电池气体扩散层水淹的膜，其特征在于，以脱油沥青为碳源，二茂铁为催化剂，纤维状压电材料作为基底材料，制备成压电材料纤维-碳纤维的核壳结构与碳纸复合作为气体扩散层，具体由如下方法制备得到：

（1）采用脱油沥青作为碳源，将脱油沥青依次浸于去离子水、酒精中超声清洗，最后用丙酮冲洗并真空干燥，得到清洁的脱油沥青；

（2）将催化剂二茂铁溶于乙醇中，两者重量比例为1:10-90，搅拌得到混合均匀的催化剂前驱体二茂铁溶液；

（3）所述压电材料纤维浸没于二茂铁溶液中，静置2-7h后，待二茂铁溶液中充分浸渍压电材料纤维，取出干燥得到预处理的压电材料纤维；

（4）将所述预处理的压电材料纤维置于真空腔室中，抽真空，通入氢气，氢气流量为10-200mL/min，当压强达到100Pa时，室温下开始升温，升温至温度为500-800℃，开启微波等离子体源，施加微波射频功率10-200W，经过10-30min；

（5）将氢气流量调节并保持在10-100mL/min，通入脱油沥青，加压并保持在1000-1500Pa，施加射频功率100-1000W，生长时间为10-100min，在催化剂与等离子体作用下直接在压电材料纤维上生成碳纤维，沉积过程结束后，冷却至室温，得到原位生长压电材料纤维-碳纤维的核壳结构；

（6）将步骤（5）所述的压电材料纤维-碳纤维的核壳结构与环氧树脂及助剂进行复合，通过涂膜、热压工序制备为燃料电池用碳布。

2.根据权利要求1所述一种抑制燃料电池气体扩散层水淹的膜，其特征在于，所述纤维状压电材料为铌酸锂纤维、镓酸锂纤维中的一种，其中所述压电材料纤维长度为50-200μm，长径比为20-100：1。

3.根据权利要求1所述一种抑制燃料电池气体扩散层水淹的膜，其特征在于，步骤（1）中所述超声功率为3-10kW，超声时间为10-50分钟。

4.根据权利要求1所述一种抑制燃料电池气体扩散层水淹的膜，其特征在于，步骤（2）中所述搅拌速度为50-180 rpm。

5.根据权利要求1所述一种抑制燃料电池气体扩散层水淹的膜，其特征在于，步骤（3）中干燥方法为采用5-20℃/min的升温速度，升温至270-380℃，通入保护性气体，干燥20-30分钟。

6.根据权利要求1所述一种抑制燃料电池气体扩散层水淹的膜，其特征在于，步骤（4）中所述真空环境的气氛压力为0.1-20Pa，真空环境中的氧气含量低于0.5ppm。

7.根据权利要求1所述一种抑制燃料电池气体扩散层水淹的膜，其特征在于，步骤（4）中的升温速率为10-20℃/min。

8.根据权利要求1所述一种抑制燃料电池气体扩散层水淹的膜，其特征在于，步骤（5）通入脱油沥青的速度为0.3-1.2g/h。

9.根据权利要求1所述的一种抑制燃料电池气体扩散层水淹的膜，其特征在于，所述等离子体辅助生长碳纤维长度为1-50μm。

10.权利要求1-9中所述的一种抑制燃料电池气体扩散层水淹的膜的应用，其特征在于，与担载催化剂的质子交换膜组成膜电极，用于燃料电池。