[发明专利]一种PEM燃料电池、气体扩散层多孔碳纸及其制备方法

权利要求书

1.一种气体扩散层多孔碳纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、利用质量浓度为1.0～20％的氨基磺酸溶液对天然无机矿物纤维进行预处理，得到预处理无机矿物纤维；

在所述步骤1中，预处理温度为60～95℃，预处理时间为15～100min；所述天然无机矿物纤维为纤蛇纹石、水铝英石、凹凸棒石和海泡石中的一种；

步骤2、利用流量为0.8～12mL/min的丙烯对预处理无机矿物纤维进行碳沉积处理，碳沉积处理温度为600～1000℃，碳沉积处理时间为1.0～6.0h，处理后制备得到碳沉积无机矿物纤维；

步骤3、利用碳沉积无机矿物纤维与聚乙烯醇制备多孔碳纸胚体；所述聚乙烯醇的使用量为碳沉积无机矿物纤维质量的5.0～20％；

步骤4、将步骤3制备的多孔碳纸胚体浸渍含有4,4’-亚甲基双苯胺三嗪树脂与纳米碳黑的乙酸乙酯溶液，浸渍后经过高温碳化处理，所述高温碳化处理温度为700～1600℃，高温碳化处理时间为30～120min；所述高温碳化处理在氩气气流中进行，制备得到气体扩散层多孔碳纸；

在所述步骤4中，所述4,4’-亚甲基双苯胺三嗪树脂的化学结构式为：

2.根据权利要求1所述的气体扩散层多孔碳纸的制备方法，其特征在于，在所述步骤1中，利用质量浓度为8.0～20％的氨基磺酸溶液对天然无机矿物纤维进行预处理。

3.根据权利要求2所述的气体扩散层多孔碳纸的制备方法，其特征在于，在所述步骤1中，所述氨基磺酸溶液与天然无机矿物纤维的用量比为8～120mL/g。

4.根据权利要求1所述的气体扩散层多孔碳纸的制备方法，其特征在于，采用湿法成型制备多孔碳纸胚体，所述湿法成型的温度为60～90℃。

5.根据权利要求1所述的气体扩散层多孔碳纸的制备方法，其特征在于，在所述步骤3中，所述多孔碳纸胚体的面密度为0.01～0.06g/cm²。

6.根据权利要求1所述的气体扩散层多孔碳纸的制备方法，其特征在于，在所述步骤4中，所述4,4’-亚甲基双苯胺三嗪树脂的使用量为碳沉积无机矿物纤维质量的7.5～50％。

7.根据权利要求6所述的气体扩散层多孔碳纸的制备方法，其特征在于，在所述步骤4中，所述纳米碳黑的使用量为碳沉积无机矿物纤维质量的1.0～20％。

8.根据权利要求1所述的气体扩散层多孔碳纸的制备方法，其特征在于，在所述步骤4中，

所述高温碳化处理在流速为60～800mL/min的氩气气流中进行。

9.一种气体扩散层多孔碳纸，其特征在于，采用权利要求1至8任一项所述的气体扩散层多孔碳纸的制备方法制备得到；

所述气体扩散层多孔碳纸的制备原料包括天然无机矿物纤维、丙烯、聚乙烯醇、4,4’-亚甲基双苯胺三嗪树脂和纳米碳黑；

所述天然无机矿物纤维为纤蛇纹石、水铝英石、凹凸棒石和海泡石中的一种；其中，所述4,4’-亚甲基双苯胺三嗪树脂的化学结构式为：

10.一种PEM燃料电池，其特征在于，所述PEM燃料电池包括气体扩散层；

所述气体扩散层由权利要求9所述的气体扩散层多孔碳纸组成；

或者，所述气体扩散层由权利要求1至8任一项所述的气体扩散层多孔碳纸的制备方法制备的气体扩散层多孔碳纸组成。