[發明專利]一種燃料電池氣體擴散層結構、制備方法、膜電極組件以及燃料電池

在審

• 申請號: 202010510908.2
• 申請日: 2020-06-08
• 公開（公告）號: CN113140736A
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 沈星漢
• 申請（專利權）人: 上海嘉資新材料有限公司
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M4/88;H01M8/1004;H01M8/1007
• 代理公司: 北京市銘盾律師事務所 11763
• 代理人: 常春

1.一種燃料電池氣體擴散層結構，其特征在于：所述氣體擴散層(3)結構包括水熱平衡層(32)，所述水熱平衡層由納米氧化鈰顆粒，疏水劑，以及導電劑制備而成，為具有79nm至199nm孔徑結構的功能層。

2.一種燃料電池氣體擴散層結構的制備方法，用于制備如權利要求1至9中任一項所述的燃料電池氣體擴散層結構，其特征在于，包括：

步驟S11：將氣體擴散層基底層(31)置于疏水劑溶液中浸泡，并放置于烘箱中加熱除去分散液；

步驟S12：在疏水處理過的氣體擴散層基底層(31)一側上整體涂敷水熱平衡層(32)，并放置于烘箱中加熱除去分散液；

步驟S13：在步驟S12處理過的水熱平衡層(32)的不與所述氣體擴散層基底層(31)接觸的一側整體涂敷微孔層(33)，并放置于烘箱中加熱除去分散液；

步驟S14：將步驟S13中處理好的氣體擴散層放置于301℃至399℃的烘箱中加熱，充分揮發掉殘留的造孔劑、分散劑和溶液。

3.一種燃料電池氣體擴散層結構的制備方法，用于制備如權利要求1所述的燃料電池氣體擴散層結構，其特征在于：包括

制備水熱平衡層制備，包括稱取2.4g納米氧化鈰顆粒，3.2g乙炔黑、含有3.15g草酸銨的60ml水溶液、20％的聚四氟乙烯稀釋液8g，倒入一定量異丙醇水溶液中，攪拌均勻制成粘度在300cp的漿料；將該漿料涂覆在經疏水處理過的碳紙；然后放置于烘箱中干燥，除去易揮發組分；

制備微孔層，包括稱取3.2g乙炔黑、含有2.5g草酸銨的60ml水溶液、20％的聚四氟乙烯稀稀釋液8g，倒入一定量異丙醇中，攪拌均勻制成粘度在300cp的漿料；將上述漿料涂覆在上述水熱平衡層上；然后放置于烘箱中干燥，除去易揮發組分；

將上述涂覆了水熱平衡層和微孔層的碳紙放入馬弗爐中以5℃/min的升溫速率升溫，最終于340℃焙燒60min，待爐溫降溫至室溫后取出，完成制備。

4.一種燃料電池氣體擴散層結構的制備方法，用于制備如權利要求1所述的燃料電池氣體擴散層結構，其特征在于，包括：

在碳紙上制備水熱平衡層，包括稱取2.4g納米氧化鈰顆粒，2.9g碳納米管、含有3.19g草酸銨的60ml水溶液、20％的PTFE稀釋液8g，倒入一定量異丙醇水溶液中，攪拌均勻制成粘度在290cp的漿料；將該漿料涂覆在經疏水處理過的碳紙；然后放置于烘箱中干燥，除去易揮發組分；

制備微孔層，包括稱取2.9g碳納米管、含有3.19g草酸銨的60ml水溶液、20％的PTFE稀釋液8g，倒入一定量異丙醇中，攪拌均勻制成粘度在290cp的漿料；將上述漿料涂覆在所述水熱平衡層上；然后放置于烘箱中干燥，除去易揮發組分；以及

將上述涂覆了水熱平衡層和微孔層的碳紙放入馬弗爐中以5℃/min的升溫速率升溫，最終于300℃焙燒90min，待爐溫降溫至室溫后取出，完成制備。

5.一種燃料電池氣體擴散層結構的制備方法，用于制備如權利要求1所述的燃料電池氣體擴散層結構，其特征在于：包括

制備水熱平衡層，包括稱取2.6g納米氧化鈰顆粒，3.0g石墨烯、含有3.21g草酸銨的60ml水溶液、20％的PTFE稀釋液8g，倒入一定量異丙醇水溶液中，攪拌均勻制成粘度在320cp的漿料；將該漿料涂覆在經疏水處理過的碳紙的一個表面；然后放置于烘箱中干燥，除去易揮發組分；

微孔層制備，包括稱取3.0g石墨烯、含有3.21g草酸銨的60ml水溶液、20％的PTFE稀釋液8g，倒入一定量異丙醇中，攪拌均勻制成粘度在320cp的漿料；將上述漿料涂覆在做過上述水熱平衡層處理的氣體擴散層上；然后放置于烘箱中干燥，除去易揮發組分；以及

將上述涂覆了水熱平衡層和微孔層的氣體擴散層放入馬弗爐中以5℃/min的升溫速率升溫，最終于320℃焙燒60min，待爐溫降溫至室溫后取出氣體擴散層，完成制備。