[发明专利]对质子交换膜燃料电池内阴极气体扩散层材料的疏水性能进行处理的方法

权利要求书

1.对质子交换膜燃料电池内阴极气体扩散层材料的疏水性能进行处理的方法，质子交换膜燃料电池从上至下分为阴极极板、阴极气体扩散层、阴极催化层、电解质层、阳极催化层、阳极气体扩散层和阳极极板，其中极板中与气体扩散层连接的实体部分为脊，两脊之间的区域为流道，所述阴极气体扩散层的材料采用碳纸或者碳布，其特征在于：对阴极气体扩散层材料的疏水性能进行处理的具体方法如下：

(1)将碳纸切割成面积为5cm×5cm的方块，放入装有丙酮溶液的烧杯中，并将烧杯置入超声振荡器中清洗去尘；

(2)取出碳纸，用清洁的丙酮再次进行清洗，将清洗过的碳纸放入烘干箱内，温度调至80-100℃进行烘干，对烘干后的碳纸进行称重；

(3)用蒸馏水稀释聚四氟乙烯悬浮液至目标浓度，该目标浓度为2wt％；

(4)将碳纸缓慢置入稀释后的聚四氟乙烯溶液中，然后将其放入超声波振动器内，使聚四氟乙烯溶液能够充分浸入碳纸内部；

(5)取出碳纸，并在碳纸上标记出区域印记，印记的面积是：长5cm×宽1mm，用0.5MPa压力的水枪对印记的区域进行冲洗，去除区域部分的聚四氟乙烯溶液；

(6)将碳纸置于80-100℃下进行干燥，并对干燥后含有聚四氟乙烯的碳纸进行称重，由此计算添加的聚四氟乙烯含量；

(7)重复步骤4-6，直到碳纸内聚四氟乙烯的含量达到所述目标值浓度；

(8)将碳纸放入150℃的烤箱内，逐步升温至270℃，维持10分钟，去除碳纸及聚四氟乙烯中的有机成分，然后将烤箱温度提高至320-350℃，烧结碳纸半小时；

(9)将烤箱温度降低至150℃，维持半小时取出，此时碳纸的疏水性能处理完成，并以此碳纸作为阴极气体扩散层。

2.根据权利要求1所述的对质子交换膜燃料电池内阴极气体扩散层材料的疏水性能进行处理的方法，其特征在于：所述的处理方法包括对电池流道两种处理方案：一是仅对流道下方的阴极气体扩散层进行疏水性能的处理，所述脊下对应的阴极气体扩散层仍保持弱疏水性；二是仅对所述脊下的阴极气体扩散层进行疏水性能的处理，所述流道下方的阴极气体扩散层仍保持弱疏水性。

3.根据权利要求1所述的对质子交换膜燃料电池内阴极气体扩散层材料的疏水性能进行处理的方法，其特征在于：所述在碳纸上标记出的印记区域，作为对阴极气体扩散层疏水性进行处理的专门区域，使阴极气体扩散层内部的疏水性能分布呈现差异。

4.根据权利要求1或4所述的对质子交换膜燃料电池内阴极气体扩散层材料的疏水性能进行处理的方法，其特征在于：所述阴极气体扩散层的专门区域进行疏水性处理后，阴极气体扩散层内部专门区域的孔隙率减小，可以实现阴极气体扩散层内部的水进行定向传输。

5.根据权利要求1所述的对质子交换膜燃料电池内阴极气体扩散层材料的疏水性能进行处理的方法，其特征在于：所述碳纸是一种多孔材料。