[发明专利]气体扩散层及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种气体扩散层，其特征在于，该气体扩散层包括基底层和存在于基底层上的微孔层；其中，所述微孔层包括中空多孔碳纤维和憎水剂。

2.根据权利要求1所述的气体扩散层，其中，所述微孔层中，中空多孔碳纤维和憎水剂的重量比为1：0.01-5，优选为1：0.5-3；

优选地，所述基底层上的中空多孔碳纤维的负载量为0.5-5mg/cm²，优选为1-3mg/cm²；

优选地，所述基底层的厚度为100-400μm，更优选为200-300μm。

3.根据权利要求1或2所述的气体扩散层，其中，所述中空多孔碳纤维的外径为0.1-7μm，更优选为0.5-2μm；

优选地，所述中空多孔碳纤维的内径为0.01-0.5μm，更优选为0.05-0.2μm；

优选地，所述中空多孔碳纤维的孔径为0.01-0.5μm，更优选为0.05-0.1μm；

优选地，所述中空多孔碳纤维的比表面积为100-300m²/g，更优选为150-250m²/g；

优选地，所述中空多孔碳纤维的孔隙率为50-90％，更优选为60-80％；

优选地，所述中空多孔碳纤维的电阻率为0.001-0.01Ω·cm，更优选为0.001-0.002Ω·cm。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的气体扩散层，其中，所述中空多孔碳纤维经湿法纺丝、干喷湿纺或静电纺丝得到；

优选地，所述中空多孔碳纤维的前驱体选自聚丙烯腈、中间相沥青和粘胶纤维中的至少一种；

优选地，所述憎水剂选自四氟乙烯与六氟丙烯的共聚物、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟氯乙烯和聚硅氧烷中的至少一种，优选为聚四氟乙烯和/或聚偏氟乙烯；

优选地，所述基底层为导电性的多孔基材；

更优选地，所述基底层为经过疏水处理的导电性的多孔基材；

优选地，所述基底层选自碳纤维纸、碳纤维布、碳纤维非织造布或金属丝网。

5.一种气体扩散层的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)将中空多孔碳纤维、憎水剂和溶剂进行混合，得到涂覆液；

(2)将所述涂覆液涂覆在基底层上，然后进行干燥和烧结。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述涂覆液中中空多孔碳纤维与憎水剂的重量比为1：0.01-5，优选为1：0.5-3；

优选地，所述涂覆液中憎水剂与溶剂的重量比为1:1-50，更优选为1：10-30。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述涂覆液的用量使得所述基底层上的中空多孔碳纤维的负载量为0.5-5mg/cm²，优选为1-3mg/cm²；

优选地，所述基底层的厚度为100-400μm，更优选为200-300μm。

8.根据权利要求5-7中任意一项所述的方法，其中，所述中空多孔碳纤维的外径为0.1-7μm，更优选为0.5-2μm；

优选地，所述中空多孔碳纤维的内径为0.01-0.5μm，更优选为0.05-0.2μm；

优选地，所述中空多孔碳纤维的孔径为0.01-0.5μm，更优选为0.05-0.1μm；

优选地，所述中空多孔碳纤维的比表面积为100-300m²/g，更优选为150-250m²/g；

优选地，所述中空多孔碳纤维的孔隙率为50-90％，更优选为60-80％；

优选地，所述中空多孔碳纤维的电阻率为0.001-0.01Ω·cm，更优选为0.001-0.002Ω·cm；

优选地，所述中空多孔碳纤维经湿法纺丝、干喷湿纺或静电纺丝得到；

优选地，所述中空多孔碳纤维的前驱体选自聚丙烯腈、中间相沥青和粘胶纤维中的至少一种。