[发明专利]气体扩散层的制备方法、膜电极和燃料电池

权利要求书

1.一种气体扩散层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，将第一导电碳材料、疏水剂和表面活性剂按预设配比通过行星式搅拌的方式配置成第一浆料，所述第一导电碳材料包括两种粒径范围的炭黑，第一种炭黑的粒径范围为25-100nm，第二种炭黑的粒径范围为1-5um；

S2，将配置好的所述第一浆料涂覆在经疏水处理的基材上，晾干形成第一涂覆层；所述第一涂覆层的网印厚度为20-30um；

S3，在所述第一涂覆层上涂覆由第二导电碳材料、疏水剂、表面活性剂和碳纳米管分散液组成的第二浆料，晾干形成第二涂覆层，所述第二导电碳材料包括一种粒径范围的炭黑，粒径范围为25-100nm；所述第二涂覆层的网印或刮涂厚度为10-20um；所述碳纳米管分散液中的碳纳米管比表面为200-300m²/g，管径为7-25nm，固含量为5%-10%；炭黑与碳纳米管的质量比为4~9:1，所述疏水剂中聚四氟乙烯与炭黑的质量比为1:3~5；

S4，对形成有第一涂覆层和第二涂覆层的基材热处理，以使所述第一涂覆层形成为第一微孔层，所述第二涂覆层形成为第二微孔层；

所述S1和S3中的疏水剂均为聚四氟乙烯水分散液；所述S1和S3中的表面活性剂为阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂；所述阴离子表面活性剂包括羧酸类衍生物、磺酸盐、硫酸酯盐、磷酸酯盐、N-酰基氨基羧酸盐类；所述非离子表面活性剂包括聚氧乙烯衍生物、烷基醇酰胺、多元醇单脂肪酸酯、烷基氧化胺、N-烷基吡咯烷酮。

2.根据权利要求1所述的气体扩散层的制备方法，其特征在于，所述基材为商用碳纸或碳布，所述商用碳纸或碳布使用5%-20%的聚四氟乙烯水分散液浸渍，其厚度为100-200um，孔隙率在60%以上。

3.根据权利要求1所述的气体扩散层的制备方法，其特征在于，在所述S3中，所述第二浆料配置方法如下：将预设量的第二导电碳材料、疏水剂、表面活性剂混合搅拌均匀，得到混合物，按预设量将碳纳米管分散液和疏水剂加入至上述混合物中进行行星搅拌预定时间，制成粘度为500~1000cP的第二浆料。

4.根据权利要求1所述的气体扩散层的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中的热处理步骤包括：将形成有第一涂覆层和第二涂覆层的基材放入高温烘箱中350°C烧结0.5-1h，降温至室温后取出。

5.一种膜电极，其特征在于，包括质子交换膜、分别贴附于所述质子交换膜两侧的两催化层，以及分别贴附于两所述催化层外侧的气体扩散层；

所述气体扩散层为权利要求1-4中任一项所述方法制备的气体扩散层。

6.一种燃料电池，其特征在于，具有如权利要求5所述的膜电极。