[發明專利]一種燃料電池氣體擴散層的制備方法有效

申請號：	202110320469.3	申請日：	2021-03-25
公開（公告）號：	CN113078326B	公開（公告）日：	2022-04-26
發明（設計）人：	邵森林;黃彬;羅涵煜;楊志;曾敏;翟曉強	申請（專利權）人：	南通美亞新型活性炭制品有限公司
主分類號：	H01M4/88	分類號：	H01M4/88
代理公司：	北京市隆安律師事務所 11323	代理人：	付建軍;楊博濤
地址：	226002***	國省代碼：	江蘇;32
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種燃料電池氣體擴散制備方法
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【說明書】：

本發明公開了一種燃料電池氣體擴散層的制備方法，該制備方法包括以下步驟：步驟1，支撐層疏水處理：將支撐層浸漬于憎水劑溶液中，取出干燥后進行分段熱處理；步驟2，配制微孔層漿料：將導電材料、二維MXene片層材料、憎水劑和有機溶劑均勻混合，制成微孔層漿料；步驟3，制備氣體擴散層：將微孔層漿料反復噴涂于疏水處理后的支撐層上，至支撐層上的微孔層漿料達到預設載量，然后進行熱處理，制得氣體擴散層。本發明燃料電池氣體擴散層的制備方法中，在支撐層疏水處理時采用分段加熱的方式，使支撐層的疏水處理效果更好；并且本發明在制備微孔層時，通過加入二維MXene片層材料，提高了擴散層的導電性能。

技術領域

本發明屬于燃料電池技術領域，特別涉及一種燃料電池氣體擴散層的制備方法。

背景技術

燃料電池具有啟動速度快、運行功率高和可靠性高等優點，在世界范圍內引起了巨大的關注，成為一種非常具有發展前景的清潔能源。燃料電池以質子交換膜為電解質，直接將氫氧的化學能轉化為電能，無需將氣體壓縮或升溫。典型的燃料電池主要包括以下幾部分：質子交換膜、催化層、氣體擴散層和雙極板。

氣體擴散層是反應氣體和產物水的流通的通道，可為電化學反應提供電子通道，還能收集電流和支撐催化層，是燃料電池的重要組成部分。氣體擴散層由兩部分組成，即支撐層(基底層)和微孔層。支撐層的主要功能是實現“水-氣”雙相流和集流；微孔層不但具有一定的“水管理”功能，還可以降低催化層和支撐層之間的接觸電阻。目前支撐層多選用高孔隙率的多孔碳紙，微孔層則是覆蓋在支撐層上的厚度為10-100m的高導電碳粉層，然而對這個尺度的微觀結構的控制并不容易，還存在氣體擴散層的疏水性和導電性差的問題。

發明內容

針對上述問題，本發明公開了一種燃料電池氣體擴散層的制備方法，以克服上述問題或者至少部分地解決上述問題。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明公開了一種燃料電池氣體擴散層的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

步驟1，支撐層疏水處理：將支撐層浸漬于憎水劑溶液中，取出干燥后進行分段熱處理；

步驟2，配制微孔層漿料：將導電材料、二維MXene片層材料、憎水劑和有機溶劑均勻混合，制成微孔層漿料；

步驟3，制備氣體擴散層：將所述微孔層漿料反復噴涂于疏水處理后的所述支撐層上，至所述支撐層上的微孔層漿料達到預設載量，然后進行熱處理，制得所述氣體擴散層。

進一步地，所述步驟1中，所述分段熱處理具體為：

將溫度升至240-250℃熱處理所述支撐層15-45min后，再繼續升溫至340-350℃熱處理所述支撐層15-45min。

進一步地，所述二維MXene片層材料由單層或少層的過渡金屬氮化物、金屬碳化物和金屬碳氮化物中的至少一種組成。

進一步地，所述步驟2中，所述導電材料、所述二維MXene片層材料、所述憎水劑和所述有機溶劑的質量比為10:(0.1-5):(1-50):(100-1000)；

通過超聲分散的方式實現所述導電材料、所述二維MXene片層材料、所述憎水劑和所述有機溶劑的均勻混合。