[发明专利]一种具有疏水性的燃料电池气体扩散层的制备方法

说明书

本发明公开了一种具有疏水性的燃料电池气体扩散层的制备方法，将多孔碳纤维基材在疏水剂溶液中进行疏水处理；再将经疏水处理后的多孔碳纤维基材在60～150℃下热处理5～30分钟；配制微孔层浆料，所述微孔层浆料由疏水剂、炭黑颗粒以及水混合后制得；将微孔层浆料涂布于多孔碳纤维基材的一侧上于60～150℃下热处理5～30分钟，得到具有疏水性的燃料电池气体扩散层；本发明制备方法具有经济快捷和生产效率高的优点。

技术领域

本发明属于燃料电池领域，具体涉及到一种具有疏水性的燃料电池气体扩散层的制备方法。

背景技术

燃料电池具有高功率密度、高能量转换效率和环境友好等优点，最有希望成为零污染零排放电动汽车的动力源，这使其在全球能源危机和环境日益恶化的今天，成为国际高新技术竞争的热点之一。

燃料电池是一种将燃料及氧化剂的化学能直接转化为电能的装置。这种装置的最大特点是其能量转换效率不受“卡诺循环”的限制，其能量转换效率高达60%～80%，实际使用效率是普通内燃机的2～3倍，而且燃料电池还具有燃料多样化、而且环境友好、几乎不排放氮氧化物和硫氧化物等优点。正是由于这些突出的优越性，燃料电池技术的开发与应用备受各国政府与大公司的重视，被认为是21世纪首选的洁净和高效的发电方式。

燃料电池主要由双极板、膜电极、密封件、紧固件和端板等组成。其中膜电极主要有质子交换膜、催化剂和气体扩散层三部分组成，而燃料电池气体扩散层是燃料电池水热处理起着“桥梁”作用，为燃料电池膜电极催化层提供必要的支撑、为气体、水和热管理提供传输通道等。

目前气体扩散层的制备方法是以多孔碳纤维材料作为基材并以聚四氟乙烯乳液作为疏水剂，需要进行高温处理（约400℃）使得聚四氟乙烯熔融流动在多孔碳纤维材料孔壁上疏水的聚四氟乙烯纤维或薄膜，存在处理温度高且处理时间长导致该生产工序生产成本高等问题。

因此，寻找低成本的气体扩散层的疏水处理工艺方法，对于提升膜电极及燃料电池成本具有重要意义。

发明内容

本发明是针对上述的研究现状，旨在提出一种新的气体扩散层的制备方法，具有经济快捷、生产效率高的优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种使用新的疏水材料的气体扩散层的制备方法，步骤为：

（1），将多孔碳纤维基材在疏水剂溶液中进行疏水处理；

（2），再将经疏水处理后的多孔碳纤维基材在60～150℃下热处理5～30分钟；

（3），配制微孔层浆料，所述微孔层浆料由疏水剂、炭黑颗粒（碳粉）以及水混合后制得；

（4），将微孔层浆料涂布于经疏水处理的多孔碳纤维基材的一侧上于60～150℃下热处理5～30分钟，得到具有疏水性的燃料电池气体扩散层。

所述的一种具有疏水性的燃料电池气体扩散层的制备方法，其步骤（1）中的疏水剂溶液是一种含有呋喃环的低分子有机液体，所述的有机液体具体为糠醇、糠醛、二糠醇之中的一种或几种的混合。

所述的一种具有疏水性的燃料电池气体扩散层的制备方法，其步骤（1）中的多孔碳纤维基材的孔隙率为60～90%；厚度为90～400μm。

所述的一种具有疏水性的燃料电池气体扩散层的制备方法，其步骤（3）中的炭黑颗粒粒径大小为10～200nm。粒径比表面积为50～1000m²/g。

本发明的制备方法与现有技术相比：

1，本发明提供了质子交换膜燃料电池的气体扩散层及其制备方法可避免气体扩散层高温处理过程；

2，本发明提供了质子交换膜燃料电池的气体扩散层及其制备方法的工艺处理简单、便捷快速。

附图说明