[发明专利]一种基于纤维排布型微孔层的气体扩散层及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种基于纤维排布型微孔层的气体扩散层，其特征在于：所述气体扩散层包括支撑层和纤维排布型微孔层，所述微孔层包括导电碳粉、全氟磺酸树脂和高聚物，所述微孔层在微观上呈现纤维排布状态。

2.根据权利要求1所述的一种基于纤维排布型微孔层的气体扩散层，其特征在于：所述导电碳粉包括Vulcan XC-72、乙炔黑、Black Pearls 2000、KB EC600JD、碳纳米管中的一种或两种以上的混合物。

3.根据权利要求1所述的一种基于纤维排布型微孔层的气体扩散层，其特征在于：所述全氟磺酸树脂包括Nafion、D72、D79中的一种或两种以上的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种基于纤维排布型微孔层的气体扩散层，其特征在于：所述高聚物包括聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚偏氟乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或两种以上的混合物。

5.根据权利要求1所述的一种基于纤维排布型微孔层的气体扩散层，其特征在于：所述支撑层包括炭纸或炭布。

6.根据权利要求1所述的基于纤维排布型微孔层的气体扩散层，其特征在于：所述导电碳粉和所述全氟磺酸树脂的质量比为2:1-5:1，所述全氟磺酸树脂和所述高聚物的质量比为1:1-4:1。

7.权利要求1-6中任一项所述基于纤维排布型微孔层的气体扩散层的制备方法，其特征在于：利用静电纺丝法，将微孔层浆料对支撑层进行静电纺丝，即得。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：包括如下的步骤：

(1)将碳粉加到分散剂和溶剂中，超声分散一段时间，形成均匀分散液；

(2)将质量浓度为5％-20％的全氟磺酸树脂溶液加入到步骤(1)所得的分散液中，超声分散一段时间后，得到微孔层浆料前体溶液；

(3)将质量浓度为5％-15％的高聚物溶液加入到步骤(2)所得的微孔层浆料前体溶液中，室温下机械搅拌一段时间，得到混合分散均匀的微孔层浆料；

(4)将步骤(3)得到的微孔层浆料进行静电纺丝，支撑层收集纺丝纤维，即得。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所用分散剂包括乙醇、异丙醇、甘油的一种或两种以上的混合物；步骤(4)中的静电纺丝条件为：外加电压为20-30kV，纺丝浆料进样速率为1.0-1.6mL/h，纺丝针头到接收板之间的间距为20-30cm，纺丝针头水平移动的范围为40-100mm，纺丝针头水平移动的速率为40-80mm/s，纺丝时间为2-6h，环境温度为20-30℃，环境的相对湿度小于30％RH；步骤(1)和步骤(2)所述的超声分散时间为60-90min；步骤(3)所述的机械搅拌时间为24-48h。

10.权利要求1-6中任一项所述的基于纤维排布型微孔层的气体扩散层在燃料电池中的应用，其特征在于：包括质子交换膜燃料电池或燃料电池反应器电催化合成过氧化氢。