[发明专利]一种燃料扩散层制作方法、制作装置及燃料电池

说明书

本发明公开了一种燃料扩散层制作方法，具体为将四氟化碳/乙烯混合气体通入密闭腔体内通过混合、控制气体压强、通电的方式制成等离子体，并将等离子体通入扩散布，使扩散布制成表面包含有羰基或者羟基的官能团的燃料扩散层，增加燃料扩散层的亲水性，便于燃料水溶液可以通过燃料扩散层接触质子交换膜以进行氧化还原反应。基于所述燃料扩散层制作方法，本发明还公开一种制作装置用于制作所述燃料扩散层。本发明还公开一种应用所述燃料扩散层的燃料电池，所述燃料电池中的燃料水溶液，通过具有亲水性的燃料扩散层接触质子交换膜，保证了燃料与质子交换膜的正常接触。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料扩散层制作方法、制作装置及燃料电池。

背景技术

燃料电池为一种利用氧化还原反应过程中电子定向移动以对外供电的一种化学电池，由于燃料电池具有能效高、反应产物清洁等优点，能够广泛适用，具备发展前景。燃料电池通常由电极板、质子交换膜和燃料扩散层组成，氧化剂（如氧气等）和还原剂（如氢气、甲酸水溶液等）通入电极板中，并通过燃料扩散层进行扩散并解除质子交换膜，质子交换膜上设置有催化剂用于催化进行氧化还原反应。

燃料扩散层为氧化剂及还原剂提供扩散条件，目的是扩大燃料与质子交换膜的接触面积，接触面积越大，参与反应的燃料越多，燃料电池的效率越高。但是就以目前燃料电池来说，其气体扩散层多采用碳布，但由于甲酸水溶液的表面张力较大，甲酸不容易进入碳布中，燃料扩散层反而阻隔了甲酸与质子交换膜的接触，降低了燃料电池的效率。

发明内容

为了解决现有技术中碳布材质气体扩散层亲水性差，隔绝甲酸水溶液与质子交换膜的接触，降低燃料电池工作效率的问题，本发明提出一种燃料扩散层制作方法，基于所述燃料扩散层制作方法，本发明还公开了一种制作装置和应用所述燃料扩散层的燃料电池。

本发明通过以下技术方案实现的：

一种燃料扩散层制作方法，包括：

步骤S100：将扩散布置入一密闭腔体内，并使所述密闭腔体内的压强小于第一预设值；

步骤S200：向所述密闭腔体内通入高频加热的四氟化碳/乙烯混合气体，并使所述密闭腔体内的压强小于第二预设值；

步骤S300：向所述密闭腔体内的混合气体通电，使所述混合气体形成等离子体，遍布所述等离子体的所述扩散布形成燃料扩散层。

进一步的，所述第一预设值为8Pa。

进一步的，所述密闭腔体的一侧设置有多个气体输入管道和设置在所述气体输入管道与所述密闭腔体连接处的高频周波发生器；

所述步骤S200具体包括：

步骤S210：分别通过多个所述气体输入管道向所述密闭腔体内输入四氟化碳和乙烯，并启动所述高频周波发生器加热四氟化碳和乙烯；

步骤S220：四氟化碳和乙烯在所述密闭腔体中按预设比例形成混合气体，并使所述密闭腔体内的压强小于所述第二预设值。

进一步的，所述步骤S210具体包括：

S211：所述高频周波发生器加热四氟化碳和乙烯的频率范围为0.1至20MHz。

进一步的，所述第二预设值为21.33Pa，所述步骤S220具体包括：

S221：使所述密闭腔体内所述混合气体的压强小于21.33Pa；

S222：保持所述密闭腔体内的压强小于21.33Pa，持续时间范围为8至12min。

进一步的，所述预设比例为：四氟化碳通入所述密闭腔体的流量为10至20cm³/min；乙烯通入所述密闭腔体的流量为5至10 cm³/min。

进一步的，所述步骤S300具体包括：

S310：向所述密闭腔体通入直流电，通电功率不小于50W；