[发明专利]一种气体扩散层材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种气体扩散层材料及制备方法，该制备方法包括：将碳系材料、高分子聚合物以及溶剂按照预设比例混合均匀，得到混合后的浆料；将碳纤维制品放入所述浆料中进行浸渍处理；对浸渍后的碳纤维制品进行干燥处理；对干燥后的碳纤维制品进行热处理；对热处理后的碳纤维制品进行高温碳化处理，得到气体扩散层材料。通过将碳纤维制品放入浆料中进行浸渍处理，以使浸入浆料中的碳纤维制品能够被含有碳系材料和高分子聚合物的浆料充分填充，使得经过干燥处理、热处理以及高温碳化后的气体扩散层材料的孔隙能够分布均匀，从而保证燃料电池的性能。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种气体扩散层材料及制备方法。

背景技术

气体扩散层材料用于制备气体扩散层，气体扩散层用于制备燃料电池，因此，气体扩散层材料的好坏直接影响燃料电池的性能。目前的气体扩散层材料受限于涂覆工艺（将浆料涂覆在碳纤维制品的表面）的影响，导致浆料容易停留在碳纤维制品的表面，以致碳纤维制品的内部无法填充浆料，造成制备的气体扩散层材料的孔隙分布不均匀，体电阻较大，从而影响燃料电池的性能。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种气体扩散层材料及制备方法，旨在解决现有技术中气体扩散层材料受限于涂覆工艺的影响，导致制备的气体扩散层材料的孔隙存在分布不均匀的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：

一种气体扩散层材料的制备方法，所述制备方法包括：

将碳系材料、高分子聚合物以及溶剂按照预设比例混合均匀，得到混合后的浆料；

将碳纤维制品放入所述浆料中进行浸渍处理；

对浸渍后的碳纤维制品进行干燥处理；

对干燥后的碳纤维制品进行热处理；

对热处理后的碳纤维制品进行高温碳化处理，得到气体扩散层材料。

优选地，所述溶剂在所述浆料中的含量为75%~95%，所述碳系材料在所述碳系材料和所述高分子聚合物中的占比为30~70%。

优选地，将碳纤维制品放入所述浆料中进行浸渍处理包括：将碳纤维制品放入所述浆料中浸渍1s~90s，取出沥干。

优选地，对浸渍后的碳纤维制品进行干燥处理包括：在50℃~150℃的温度条件下对浸渍后的碳纤维制品干燥1 h -5h。

优选地，对干燥后的碳纤维制品进行热处理包括：在200℃~400℃的温度条件下对干燥后的碳纤维制品处理3 min -30min。

优选地，对热处理后的碳纤维制品进行高温碳化处理包括：在1000℃~2000℃的温度条件下对热处理后的碳纤维制品碳化0.2h~2h。

优选地，所述碳系材料为石墨、碳黑、石墨烯以及碳纳米管中的一种或多种。

优选地，所述高分子聚合物为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚丙烯酰胺以及聚乙烯醇中的一种或多种。

优选地，所述溶剂为水、乙醇以及N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。

本发明提供的另一技术方案为：

一种气体扩散层材料，所述气体扩散层材料的面密度为25g/m²~65g/m²，厚度为70μm~250μm。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本申请通过将碳纤维制品放入浆料中进行浸渍处理，以使浸入浆料中的碳纤维制品能够被含有碳系材料和高分子聚合物的浆料充分填充，使得经过干燥处理、热处理以及高温碳化后的气体扩散层材料的孔隙能够分布均匀，从而保证燃料电池的性能。

附图说明