[发明专利]用于制造用于燃料电池的气体扩散层的方法

说明书

本发明涉及一种用于制造用于燃料电池(100)的气体扩散层(GDL)的方法，所述方法具有下列步骤：1)提供颗粒形的组成部分(M1、M2)：a)具有第一润湿角的第一组成部分(M1)，和b)具有第二润湿角的第二组成部分(M2)，所述第二润湿角不同于所述第一润湿角，2)将所述第一组成部分(M1)和所述第二组成部分(M2)混合成不均匀的混合物，3)由所述不均匀的混合物制造带形材料，4)在所述带形材料上裁剪出气体扩散层(GDL)。

技术领域

本发明涉及一种根据独立的方法权利要求所述的用于制造用于燃料电池的气体扩散层的方法。此外，本发明还涉及一种相应的根据独立的装置权利要求所述的气体扩散层。此外，本发明还涉及一种相应的根据并列的独立装置权利要求所述的燃料电池。

背景技术

燃料电池是电化学换能器。在聚合物电解质膜燃料电池或简称为PEM燃料电池中为了获得能量将反应物氢气和氧气转化成水、电能和热量。根据现有技术，PEM燃料电池构造为重复单元的堆叠，所述重复单元包括阴极区域、双极板、阳极区域和膜片电极单元。双极板是能导电的，但对于气体和离子是不能穿透的。双极板借助于在毫米范围中的隔片结构在阳极区域中分配例如氢气并且在阴极区域中分配例如氧气或空气。为了简化气体从双极板的毫米级结构化部到膜片电极单元的纳米级催化剂颗粒上的过渡和分配，在膜片的阴极侧上和在膜片的阳极侧上分别使用各一个多孔的气体扩散层作为电极单元。在燃料电池中越来越多地使用基于颗粒的气体扩散层。在膜片的阴极侧上必须将由于化学反应形成的产物水经由气体扩散层的孔排出。已经示出，在排出产物水时在气体扩散层内部形成“任意的”水路径。在气体扩散层的多孔结构的局部注满的区域中含氧气的反应物的输送被阻碍，使得燃料电池的局部性能波动。这又可以影响燃料电池的整体性能。

发明内容

本发明涉及一种根据独立的方法权利要求所述的用于制造用于燃料电池的气体扩散层的方法。此外，本发明设置有一种相应的根据独立的装置权利要求所述的气体扩散层。此外，本发明涉及一种相应的根据并列的独立装置权利要求所述的燃料电池。本发明的其他优点和细节由从属权利要求、说明书和附图得出。在此，结合根据本发明的方法描述的优点、特征和细节当然也适用于根据本发明的膜片电极单元以及根据本发明的燃料电池，反之亦然，使得关于本发明的各个方面的公开内容总是相互参照或可以相互参照。

本发明设置有一种用于制造用于燃料电池的气体扩散层的方法，所述方法具有以下步骤：

1)提供颗粒形的组成部分：

a)具有第一润湿角的第一组成部分，和

b)具有第二润湿角的第二组成部分，该第二润湿角不同于第一润湿角，

2)将第一组成部分和第二组成部分混合成不均匀的混合物，

3)由不均匀的混合物制造带形材料，

4)在带形材料上裁剪出气体扩散层。

在本发明的框架下，气体扩散层可以理解为多孔的、尤其多微孔的电极单元，该电极单元可以具有用于电化学反应的催化剂材料，例如铂，并且该电极单元可以涂覆有能导电离子的膜片。在本发明的框架下，电极单元具有在纳米范围中的多孔结构和20至100μm的材料厚度。