[实用新型]一种局部强化的燃料电池气体扩散层的制备装置

说明书

本实用新型公开了一种局部强化的燃料电池气体扩散层的制备装置，前驱体溶液、气体扩散层和环境仓，上侧加热板和下侧加热板，上侧加热板和下侧加热板中设有对称镂空图案，气体扩散层水平地夹于上侧加热板和下侧加热板之间；上侧加热板和下侧加热板温度控制在100℃；将强化结构的前驱体溶液雾化后均匀喷洒在上侧加热板表面，使气体扩散层的限定区域沉积前驱体溶液的干粉；再通过气流使前驱体溶液的干粉压紧在气体扩散层上。本实用新型采用包含镂空图案的上侧加热板和下侧加热板，仅在需要强化的位置露出气体扩散层，灵活地进行局部的强化，提高了机械强度，导电性，导热性和亲疏水性可调。

技术领域

本实用新型属于燃料电池技术领域，具体涉及种局部强化的燃料电池气体扩散层的制备装置。

背景技术

近年来，质子交换膜燃料电池因其清洁高效的优点，受到国内外能源行业以及汽车企业的广泛关注。作为燃料电池的重要组成部分，气体扩散层通常由导电性好的多孔材料组成。在电池运行过程中承担气体传输分配、电子传导、支撑催化层、改善水管理等多种作用，是影响燃料电池电化学性能的关键部件。

通常气体扩散层，由基底层和微孔层两部分组成。基底层是气体扩散层的主体骨架，起支撑微孔层和稳定膜电极结构的作用，其原料主要包括碳纤维纸，碳纤维布和石墨纸。不同的原料具有多种不同的孔道结构，但通常孔隙率为70%左右。微孔层的实施是通过在浆料配方中添加造孔剂，并采用喷涂、印刷等方法将微孔层固定在基底层上，主要作用是改善基底层的孔隙结构，从而生成比基底层更小的气孔结构。同时降低基底层和催化层之间的接触电阻，使反应气体快速通过扩散层均匀分布到催化层表面发生反应，并及时排出生成的水从而避免催化层出现水淹。

由于气体扩散层不仅要对反应物气体和产物水进行传输和均匀化分布，还要起到稳定催化层结构并将产生的电和热传导至双极板的作用，故其厚度的控制非常关键。在薄型气体扩散层中附加强化结构，可以不影响性能并提高其机械强度。现有的气体扩散层强化方案，大多是将整个气体扩散层浸没在含有强化相的溶液中，经过烘干和烧结过程使两者互相融合。该方法将导致强化相分布于扩散层的各个位置，使原本的透气孔道被阻塞，不利于燃料电池的快速传质。

实用新型内容

本实用新型为克服现有技术的不足，提出了一种局部强化的燃料电池气体扩散层的制备装置。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：一种局部强化的燃料电池气体扩散层的制备装置，包括前驱体溶液1、气体扩散层3和环境仓5，上侧加热板2和下侧加热板4，上侧加热板2和下侧加热板4中设有对称镂空图案，气体扩散层3水平地夹于上侧加热板2和下侧加热板4之间；上侧加热板2和下侧加热板4温度控制在100℃；将强化结构的前驱体溶液1雾化后均匀喷洒在上侧加热板2表面，使气体扩散层3的限定区域沉积前驱体溶液1的干粉；再通过下侧加热板4处施加负压，促使气流从上侧加热板2贯穿气体扩散层3后至下侧加热板4排出，使前驱体溶液1的干粉压紧在气体扩散层3上。

对称镂空图案为“#”字状，当然镂空图案不限于“#”字状，或者设置成细密的网状，或者其他不规则图案，使得强化结构的形貌是网状，丝状，片状，熔融状中的一种。

与现有技术相比，本实用新型所具有的特点和有益效果是：

（1）本实用新型采用包含镂空图案的上侧加热板2和下侧加热板4，仅在需要强化的位置露出气体扩散层，如流道的脊下区域，以及气体的入口和出口区域，灵活地进行局部的强化。从而留下更多的高透气性区域，用于高效的气体传输。

（2）本实用新型采用干法强化方案，通过将强化相的前驱体溶液进行雾化，并使用加热板对气体扩散层进行加热。使雾化的溶液在接触气体扩散层表面时迅速变干，避免了强化相在扩散层内的无序扩散。

附图说明

图1为一种局部强化的燃料电池气体扩散层的制备装置示意图；

图2为一种局部强化的燃料电池气体扩散层局部亲水区域实物照片；