[发明专利]一种燃料电池气体扩散层用碳纤维纸的制备方法

摘要

一种燃料电池气体扩散层用碳纤维纸的制备方法属于燃料电池领域。现有碳纤维纸无法兼顾透气率和力学强度，存在质地脆，表面光洁度低，短切碳纤维易剥离以及生产成本高等问题。本发明通过将碳纤维毡片浸渍酚醛树脂的乙醇溶液中得到碳纤维毡片酚醛树脂预浸料；将预浸料模压制得碳纤维纸胚体后进行低温碳化处理；再次用酚醛树脂的乙醇溶液浸渍并固化；最后于高温碳化处理制得燃料电池气体扩散层用碳纤维纸。本发明所制备的碳纤维纸具有较高的孔隙率、透气性、电导率和拉伸强度，可作为质子交换膜燃料电池气体扩散层基底材料使用。

主权项

1、一种燃料电池气体扩散层用碳纤维纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将热固性胺催化酚醛树脂溶于无水乙醇中配制成酚醛树脂乙醇溶液；2)选取规格为20-50g/cm2的碳纤维毡片，毡片中的短切碳纤维为聚丙烯腈基碳纤维，粘合剂为聚乙烯醇，短切碳纤维的质量分数为70-90％，粘合剂的质量分数为10-30％，将碳纤维毡片浸入步骤1)中配制的酚醛树脂乙醇溶液中制得碳纤维毡片酚醛树脂预浸料，按短切碳纤维与树脂碳的体积比为1∶0.25-0.5控制浸渍量；3)取2-5层步骤2)制备的碳纤维毡片酚醛树脂预浸料在压力设备上进行模压处理得到碳纤维纸胚体，模压压力为0.5-5MPa，模压温度为120-170℃，模压时间为10-40min，模压时碳纤维纸胚体的厚度控制在0.18-0.42mm；4)将步骤3)制备的碳纤维纸胚体在氮气保护下进行低温碳化处理得到低温碳化料，低温碳化温度控制在500-900℃，碳化升温速率控制在0.5-5℃/min，碳化时间为0.5-2h；5)将步骤4)制备的低温碳化料浸入步骤1)中配制的酚醛树脂乙醇溶液中，按短切碳纤维与树脂碳的体积比为1∶0.5-0.8控制浸渍量，得到二次浸渍料，再于30-70℃的低温下烘干，并于120-175℃，固化15-120min；6)将步骤5)处理后的碳纤维纸在氮气保护下，于900-1500℃碳化处理1-2h，碳化升温速率控制在0.5-5℃/min，得到燃料电池气体扩散层用碳纤维纸。