[發明專利]一種燃料電池導電氣體擴散層及其制備方法

有效

• 申請號: 201811327143.8
• 申請日: 2018-11-08
• 公開（公告）號: CN111162285B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 王素力;李煥巧;孫公權
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M8/0245
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 毛薇;李馨

1.一種燃料電池導電氣體擴散層的制備方法，所述擴散層包括多孔導電基底，其特征在于，所述擴散層還包括附著在多孔導電基底至少一側的導電多孔微孔層；所述方法包括以下步驟：

（1）將多孔導電基底浸漬于憎水高分子粘結劑水溶液中，室溫下處理5-10min后，取出干燥處理，得浸漬有憎水高分子粘結劑的多孔導電基底；

（2）將導電碳材料和憎水高分子粘結劑水溶液以及水溶性表面活性劑分散在水溶液中，得反應體系1，充分混合攪拌后，升溫至50-90℃，繼續機械攪拌1-2小時后，降至室溫，固液分離得到微孔層漿液的濾餅，將所述濾餅分散于乙醇/水混合溶液中，超聲分散均勻后，涂覆在步驟（1）所得的浸漬有憎水高分子粘結劑的多孔導電基底上，得氣體擴散層前體；

（3）將所述氣體擴散層前體干燥處理后再經輥壓整平后，進行熱處理，得所述的燃料電池導電氣體擴散層；

所述水溶性表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨、十八烷基三甲基氯化銨、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉、硬脂酸鉀、油酰基多縮氨基酸鈉、十二烷基氨基丙酸鈉、月桂基硫酸鈉、聚環氧乙烯月桂酰醚、月桂酸失水山梨醇酯、油酸二乙醇酰胺、十二烷基二甲基甜菜堿、十四烷基二甲基磺乙基甜菜堿和它們的衍生物中的一種或兩種以上的混合物。

2.根據權利要求1所述的導電氣體擴散層的制備方法，其特征在于，所述導電多孔微孔層由導電碳材料和憎水高分子粘結劑組成；所述導電碳材料和憎水高分子粘結劑的質量比為6:4-9:1。

3.根據權利要求2所述的導電氣體擴散層的制備方法，其特征在于，所述導電碳材料為導電活性碳、石墨、多壁碳納米管、單壁碳納米管、石墨烯、還原的氧化石墨、導電碳氣溶膠中一種或兩種以上的混合物；所述憎水高分子粘結劑為聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯中的一種或兩種以上的混合物。

4.根據權利要求2所述的導電氣體擴散層的制備方法，其特征在于，所述憎水高分子粘結劑的顆粒尺寸為50-300nm。

5.根據權利要求4所述的導電氣體擴散層的制備方法，其特征在于，所述憎水高分子粘結劑的顆粒尺寸為50-100nm。

6.根據權利要求1所述的導電氣體擴散層的制備方法，其特征在于，所述步驟（3）所述熱處理溫度為200-400℃，處理時間為10-60min；所述熱處理的氣體為空氣、氧氣、氬氣、氮氣中的一種或兩種以上的混合氣。

7.根據權利要求1所述的導電氣體擴散層的制備方法，其特征在于，所述步驟（2）所述水溶性表面活性劑在反應體系1中的濃度為0.01~1000 mmol/L；所述導電碳材料在反應體系1中的濃度為0.1g/L-2g/L。

8.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述熱處理的溫度為300-340℃；所述熱處理的時間為20-50分鐘。