[发明专利]一种宽幅湿度自适应的燃料电池气体扩散层

权利要求书

1.一种宽幅湿度自适应的燃料电池气体扩散层，其特征在于，该气体扩散层(6)包括依次叠加设置的碳质多孔基材(1)、整平层(2)和波纹层(3)，所述整平层(2)采用碳粉分散液制成，所述波纹层(3)采用碳粉凝胶制成；

所述整平层(2)采用以下制备方法制备得到：

(a)称取碳粉、去离子水和助剂，将碳粉和助剂加入去离子水中乳化，所述去离子水的添加量为碳粉质量的15～30倍，所述助剂的添加量为碳粉质量的10％～20％；

(b)碳粉乳化完毕后，再加入粘结剂搅拌，得到碳粉分散液，所述粘结剂的添加量为碳粉质量的10％～50％；

(c)将制得的碳粉分散液均匀刮涂在碳质多孔基材(1)表面，刮涂完毕后保温，再烧结。

2.根据权利要求1所述的一种宽幅湿度自适应的燃料电池气体扩散层，其特征在于，所述波纹层(3)采用以下制备方法制备得到：

(Ⅰ)称取碳粉、去离子水和助剂，将碳粉和助剂加入去离子水中乳化，所述去离子水的添加量为碳粉质量的10～25倍，所述助剂的添加量为碳粉质量的10％～20％；

(Ⅱ)碳粉乳化完毕后，加入粘结剂搅拌，并蒸发一半质量的去离子水获得碳粉凝胶，所述粘结剂的添加量为碳粉质量的20％～60％；

(Ⅲ)将制得的碳粉凝胶均匀刮涂在整平层(2)表面，刮涂完毕后先保温，再烧结1小时，即完成。

3.根据权利要求1所述的一种宽幅湿度自适应的燃料电池气体扩散层，其特征在于，所述碳粉分散液或碳粉凝胶均由碳粉、粘结剂和助剂混合而成。

4.根据权利要求3所述的一种宽幅湿度自适应的燃料电池气体扩散层，其特征在于，所述碳粉选自炉法炭黑、高表面积石墨、乙炔炭黑、石墨化炭黑、碳纳米纤维或碳纳米管中的一种或多种。

5.根据权利要求3所述的一种宽幅湿度自适应的燃料电池气体扩散层，其特征在于，所述粘结剂选自聚四氟乙烯乳液、聚偏氟乙烯乳液、氟化乙烯丙烯共聚物、聚三氟氯乙烯乳液或聚六氟丙烯乳液中的一种或多种。

6.根据权利要求3所述的一种宽幅湿度自适应的燃料电池气体扩散层，其特征在于，所述助剂选自聚乙烯醇、聚乙二醇单甲醚、二丙二醇单甲醚、聚氧乙烯或聚氧乙烯山梨单油酸酯中一种或多种。

7.根据权利要求1所述的一种宽幅湿度自适应的燃料电池气体扩散层，其特征在于，所述碳质多孔基材(1)选自质量为25～150g/cm²的碳纸。

8.根据权利要求1所述的一种宽幅湿度自适应的燃料电池气体扩散层，其特征在于，所述碳质多孔基材(1)厚度为100～300μm，峰值孔径为10～50μm；所述整平层(2)厚度为10～100μm，峰值孔径为90～200nm；所述波纹层(3)厚度为10～20μm，峰值孔径为40～90nm。

9.根据权利要求8所述的一种宽幅湿度自适应的燃料电池气体扩散层，其特征在于，所述波纹层(3)上的波纹包括连续重复的波峰(4)和波谷(5)，所述波峰(4)与波谷(5)的峰高为1～5μm，峰宽为100～200μm。