[发明专利]燃料电池活性炭布

说明书

本发明涉及无纺布滤材的技术领域，具体地说，涉及一种燃料电池活性炭布。所述燃料电池活性炭布包括有依次层叠的无纺布层、熔喷布层、活性炭层以及底材层；其中，所述无纺布层的密度为5至15g/m²，厚度为0.05至0.15mm；所述熔喷布层的密度为20至40g/m²，厚度为0.1至0.3mm；所述活性炭层的密度为300至500g/m²；所述底材层的密度为50至150g/m²。通过依次层叠的无纺布层、熔喷布层、活性炭层以及底材层；在相同的过滤面积内，能在最短时间内达到最大的过滤效果；同时，改性炭能有针对性地吸附分解燃料电池产生的酸性气体，使酸性气体能被最大的吸附分解；同时降低了生产成本，提高了生产效益延长了燃料电池活性炭布的使用寿命对改善酸性的大气环境做出了重大的贡献。

技术领域

本发明无纺布滤材的技术领域，具体地说，涉及一种燃料电池活性炭布。

背景技术

燃料电池是一种将持续供给的燃料和氧化剂中的化学能连续不断地转化成电能的电化学装置。按电解质性质，燃料电池可细分为有碱性燃料电池 (AFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固态氧化物燃料电池(SOFC)。2.从工作方式来看，燃料电池较接近于汽油或柴油发电机。但燃料电池发电是直接将燃料的化学能转变为电能，步骤少、效率高，发电过程中没有燃烧，所以不会产生污染，没有转动组件，所以噪声低。

从燃料电池性能和特征上看，碱性燃料电池发展较早，具有启动快、效率高的特点，但由于其寿命短、成本高、对氧化剂要求较高等因素限制了其应用，仅在宇航飞船和潜艇等领域使用；质子交换膜燃料电池是目前研发热门技术，具有功率密度高、启动快、可用空气作为氧化剂，广泛应用在交通、便携式电源、电站、军事之中.

目前生产成本还较高，急需扩大规模降低成本；磷酸燃料电池技术发展最为成熟，主要用于电站应用，由于发电效率较低，目前逐渐被取代。

熔融碳酸盐燃料电池、固态氧化物燃料电池具有发电效率高、燃料广、内建重整能力在电站方面具有独特的优势。由于属于高温燃料电池技术，限制了其在交通运输车辆中的使用。

由以上燃料电池技术背景可以看出来，现有的燃料电池活性炭布存在以下一系列问题：

1.碳纸/碳布的造价成本高问题。碳纸/碳布约占整个燃料电池的20-30％之成本，这是因为全球就燃料电池之气体扩散层其碳纸、碳布的供需已形成一个寡占市场情况，燃料电池之气体扩散层(GDL碳电极)用关键材料为的碳纸及碳布。由于市场的需求一直增加，碳纸、碳布销售之价格将持续强竞，甚至在不久的未来价格会继续上扬。

技术垄断问题。目前全球的材料供应商的国家仅有日本、美国及德国三家。日本已从2010年起提高了产品售价18％，其必须供应给波音公司之碳纤产品已占据其绝大部分之产能直至2015年，且几乎停止出口燃料电池组件(碳纸、碳布)至其它国家。

腐蚀性问题。酸碱性燃料电池的电解质通过化学反应时会产生酸性气体 SO2，NO2，目前的技术未能高效地将这两种去除，因为这两种气体在去除的过程中会发生可逆反应。这样的气体溢出会影响空气质量，还会产生酸雨。

散热问题。由于燃料电池在发动机附近，热量较大，所以活性炭布必须要能疏散热量，目前的碳布普遍没能达到这个要求。

5.使用寿命问题。热量过高对燃料电池的质子交换膜造成很大的伤害，使质子交换膜的使用寿命大大缩短，同时也使燃料电池的使用寿命缩短30％。

6.疏水性问题。个别的燃料电池在使用过程中由于使用酸碱电解质时产生的水分，造成燃料电池的使用性能下降。

燃料电池活性炭布使用效率低的问题。现有的燃料电池活性炭布在使用的过程中，不能很好地吸附电池产生的酸性气体，因为它们仅仅是通过物理吸附来消除酸性气体。