[發明專利]一種多層擠出制備燃料電池梯度氣體擴散層碳膜的方法

有效

• 申請號: 201910062372.X
• 申請日: 2019-01-23
• 公開（公告）號: CN109817994B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 陳慶;曾軍堂
• 申請（專利權）人: 成都新柯力化工科技有限公司
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M4/86;H01M4/96;H01M8/1004
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種多層擠出制備燃料電池梯度氣體擴散層碳膜的方法，其特征在于，制備的具體過程為：

（1）先將氯化鈉與發泡劑送入渦旋氣流粉碎機，在主軸轉速為4000~4500r/min下研磨20~30min，使發泡劑均勻裹覆于氯化鈉顆粒表面，然后將制得的裹覆發泡劑的氯化鈉經三級旋風分離器分為三個粒徑等級：20~30μm、10~15μm、3~5μm，備用；

（2）將步驟（1）得到的粒徑為20~30μm的裹覆發泡劑的氯化鈉、碳纖維、聚合物、木質纖維、分散劑加入高速混合機，以1000~2000r/min的轉速混合分散10~20min，得到A料；

（3）將步驟（1）得到的粒徑為10~15μm的裹覆發泡劑的氯化鈉、多孔碳黑、聚合物、分散劑加入高速混合機，以1000~2000r/min的轉速混合分散10~20min，得到B料；

（4）將步驟（1）得到的粒徑為3~5μm的裹覆發泡劑的氯化鈉、石墨、石墨烯、聚合物、分散劑加入高速混合機，以1000~2000r/min的轉速混合分散10~20min，得到C料；

（5）將步驟（2）得到的A料、步驟（3）得到的B料、步驟（4）得到的C料按照質量比3：2：1分別加入三層共擠擠出機的下層擠出機、中層擠出機、上層擠出機中，經共擠模頭復合、微發泡、雙向拉伸，得到由下到上依次為A-B-C的微發泡共擠膜；

（6）先將步驟（5）得到的微發泡共擠膜浸入清水中20~30min溶解除脫微米級氯化鈉顆粒，清洗、輥壓平整、干燥、卷取，得到燃料電池梯度氣體擴散層碳膜。

2.根據權利要求1所述一種多層擠出制備燃料電池梯度氣體擴散層碳膜的方法，其特征在于：所述發泡劑為偶氮二甲酰胺、偶氮胺基苯、偶氮異丁腈、苯磺酰肼、對甲苯磺酰肼中的至少一種。

3.根據權利要求1所述一種多層擠出制備燃料電池梯度氣體擴散層碳膜的方法，其特征在于：所述聚合物為聚四氟乙烯、聚砜、聚醚醚酮、超高分子量聚乙烯中的至少一種。

4.根據權利要求1所述一種多層擠出制備燃料電池梯度氣體擴散層碳膜的方法，其特征在于：所述分散劑為聚乙烯蠟、硬脂酸中的至少一種。

5.根據權利要求1所述一種多層擠出制備燃料電池梯度氣體擴散層碳膜的方法，其特征在于：步驟（1）中，按重量份計，其中：氯化鈉100份、發泡劑2份。

6.根據權利要求1所述一種多層擠出制備燃料電池梯度氣體擴散層碳膜的方法，其特征在于：步驟（2）中，按重量份計，其中：粒徑為20~30μm的裹覆發泡劑的氯化鈉5~8份、碳纖維30~35份、聚合物45~59份、木質纖維5~10份、分散劑1~2份。

7.根據權利要求1所述一種多層擠出制備燃料電池梯度氣體擴散層碳膜的方法，其特征在于：步驟（3）中，按重量份計，其中：粒徑為10~15μm的裹覆發泡劑的氯化鈉5~8份、多孔碳黑35~40份、聚合物50~59份、分散劑1~2份。

8.根據權利要求1所述一種多層擠出制備燃料電池梯度氣體擴散層碳膜的方法，其特征在于：步驟（4）中，按重量份計，其中：粒徑為3~5μm的裹覆發泡劑的氯化鈉5~8份、石墨20~25份、石墨烯15~20份、聚合物45~59份、分散劑1~2份。

9.根據權利要求1所述一種多層擠出制備燃料電池梯度氣體擴散層碳膜的方法，其特征在于：步驟（5）所述下層擠出機、中層擠出機、上層擠出機均為雙螺桿擠出機，螺桿直徑均為30~50mm，長徑比均為40~50；下層擠出機的螺桿轉速為270~290r/min，中層擠出機的螺桿轉速為300~320r/min，上層擠出機的螺桿轉速為310~330 r/min；雙向拉伸的縱向拉伸拉伸比為6~8，橫向拉伸拉伸比為3~5。