[发明专利]一种抑制燃料电池气体扩散层水淹的膜

摘要

本发明提出一种抑制燃料电池气体扩散层水淹的膜，以脱油沥青为碳源，二茂铁为催化剂，纤维状压电材料作为基底材料，使用真空等离子体化学气相沉积在压电材料纤维表面生长碳纤维，之后将负载碳纤维的压电材料纤维与环氧树脂及助剂进行复合，通过涂膜、热压工序制备为燃料电池用/碳布。本发明通过将压电材料与碳纸复合，在燃料电池工作过程中，气体扩散层在燃料电池工作过程中具有自振动效应，可以有效降低膜材微孔中水膜的形成，从而保证气体和水的扩散通道通畅，避免出现水淹导致电池的性能下降，克服了现有气体扩散层的疏水性不佳，随着循环次数增加难以有效避免水淹，影响燃料电池的工作效率的问题。

主权项

1.一种抑制燃料电池气体扩散层水淹的膜，其特征在于，以脱油沥青为碳源，二茂铁为催化剂，纤维状压电材料作为基底材料，制备成压电材料纤维‑碳纤维的核壳结构与碳纸复合作为气体扩散层，具体由如下方法制备得到：（1）采用脱油沥青作为碳源，将脱油沥青依次浸于去离子水、酒精中超声清洗，最后用丙酮冲洗并真空干燥，得到清洁的脱油沥青；（2）将催化剂二茂铁溶于乙醇中，两者重量比例为1:10‑90，搅拌得到混合均匀的催化剂前驱体二茂铁溶液；（3）所述压电材料纤维浸没于二茂铁溶液中，静置2‑7h后，待二茂铁溶液中充分浸渍压电材料纤维，取出干燥得到预处理的压电材料纤维；（4）将所述预处理的压电材料纤维置于真空腔室中，抽真空，通入氢气，氢气流量为10‑200mL/min，当压强达到100Pa时，室温下开始升温，升温至温度为500‑800℃，开启微波等离子体源，施加微波射频功率10‑200W，经过10‑30min；（5）将氢气流量调节并保持在10‑100mL/min，通入脱油沥青，加压并保持在1000‑1500Pa，施加射频功率100‑1000W，生长时间为10‑100min，在催化剂与等离子体作用下直接在压电材料纤维上生成碳纤维，沉积过程结束后，冷却至室温，得到原位生长压电材料纤维‑碳纤维的核壳结构；（6）将步骤（5）所述的压电材料纤维‑碳纤维的核壳结构与环氧树脂及助剂进行复合，通过涂膜、热压工序制备为燃料电池用碳布。