[發明專利]一種疏水性梯度變化的擴散層及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 201710696700.2
• 申請日: 2017-08-15
• 公開（公告）號: CN107507983A
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 謝義淳;鄭麗萍;林玉祥;盧友文
• 申請（專利權）人: 福建亞南電機有限公司
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M8/1004
• 代理公司: 福州市博深專利事務所(普通合伙)35214
• 代理人: 林志崢

1.一種疏水性梯度變化的擴散層，其特征在于：包括具有疏水性梯度變化的多孔基材和疏水性梯度變化的微孔層，所述多孔基材的疏水性沿平行于擴散層方向的呈梯度變化；所述微孔層的疏水性沿垂直于擴散層方向呈梯度變化。

2.根據權利要求1所述的疏水性梯度變化的擴散層，其特征在于：所述微孔層的厚度為10～500μm。

3.根據權利要求1～2任一項所述的疏水性梯度變化的擴散層的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

S10、多孔基材的預處理：將多孔基材用有機溶劑浸泡30～240min，然后進行真空干燥；

S20、多孔基材的疏水性處理：用疏水劑溶液浸漬或噴涂所述步驟S10處理好的多孔基材5～60s，將浸漬或噴涂處理后的多孔基材垂直取出，然后將多孔基材垂直放置5～60s后在300～500℃烘烤5～30min，制得具有疏水性梯度變化的多孔基材，所述多孔基材的疏水性沿平行于擴散層方向的呈梯度變化；

S30、漿液的配制：將導電顆粒與質量百分比濃度為0.5-60％的疏水劑溶液配制成不同濃度梯度的漿液；

S40、微孔層的制備：在具有疏水性梯度變化的多孔基材表面按濃度從低到高或從高到低涂覆步驟S30制備的不同疏水劑濃度導電顆粒漿液，制備具有疏水性梯度變化的微孔層結構；所述微孔層的疏水性沿垂直于擴散層方向呈梯度變化，將上述步驟處理后的產品在300～500℃下烘烤30～240min，得到具有疏水性梯度變化的擴散層。

4.根據權利要求3所述的疏水性梯度變化的擴散層的制備方法，其特征在于：所述疏水劑溶液的質量百分比濃度為0.5-60％。

5.根據權利要求3所述的疏水性梯度變化的擴散層的制備方法，其特征在于：所述步驟S30中不同濃度梯度的漿液至少包括三種濃度。

6.根據權利要求3所述的疏水性梯度變化的擴散層的制備方法，其特征在于：所述步驟S10中有機溶劑為極性有機溶劑。

7.根據權利要求3所述的疏水性梯度變化的擴散層的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

S10、多孔基材的預處理：將多孔基材用無水乙醇或丙酮浸泡30～240min，然后通過真空干燥烘干；

S20、多孔基材的疏水性處理：用質量百分比濃度為0.5-20％的疏水劑溶液浸漬多孔基材5～60s后垂直取出，然后將多孔基材垂直放置5～60s后用平板加熱器在300～500℃烘烤5～30min，制得具有疏水性梯度變化的多孔基材，所述多孔基材的疏水性沿平行于擴散層方向的呈梯度變化；

S30、漿液的配制：將導電顆粒與所述質量百分比濃度為0.5-20％的疏水劑溶液配制成不同濃度梯度的漿液；

S40、微孔層的制備：在具有疏水性梯度變化的多孔基材表面按濃度從低到高或從高到低涂覆步驟S30制備的不同疏水劑濃度導電顆粒漿液，制備具有疏水性梯度變化的微孔層結構；所述微孔層的疏水性沿垂直于擴散層方向呈梯度變化，將上述步驟處理后的產品在300～500℃下烘烤30～240min，得到具有疏水性梯度變化的擴散層。

8.一種根據權利要求1～2任一項所述的疏水性梯度變化的擴散層的應用，其特征在于：將所述疏水性梯度變化的擴散層和擔載了催化劑的質子交換膜一起組成膜電極組件，用于燃料電池。

9.根據權利要求8所述的疏水性梯度變化的擴散層的應用，其特征在于：所述燃料電池為燃料電池單體。

10.根據權利要求8所述的疏水性梯度變化的擴散層的應用，其特征在于：所述燃料電池為燃料電池電堆。