[發明專利]一種氣體擴散層及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110863287.0
• 申請日: 2021-07-29
• 公開（公告）號: CN113745527A
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 趙航;韓凱凱;周江峰;高佳武;曹天鵬
• 申請（專利權）人: 東風汽車集團股份有限公司
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M4/88;H01M8/1007
• 代理公司: 北京眾達德權知識產權代理有限公司 11570
• 代理人: 梁凱

本發明特別涉及一種氣體擴散層及其制備方法和應用，屬于燃料電池技術領域，方法包括：將基底層于浸漬液中進行浸漬預處理，后進行第一干燥，獲得預處理基底層；所述浸漬液為憎水劑溶液，所述浸漬時間為20min?40min；將造孔劑、導電炭黑和憎水劑于分散液中混合，獲得微孔層漿料；將所述微孔層漿料通過絲網印刷的方式涂覆于所述預處理基底層漿料，獲得氣體擴散層；所述涂覆的次數至少為2次，每次涂覆后進行第二干燥和焙燒，通過采用絲網印刷進行多次涂覆微孔層漿料，提高了微孔漿料層的厚度均勻性，增加了GDL與催化層的接觸面積，降低了氣體擴散層與催化層間的接觸電阻，從而達到了提升膜電極性能的要求。

技術領域

本發明屬于燃料電池技術領域，特別涉及一種氣體擴散層及其制備方法和應用。

背景技術

由于汽車總量的不斷攀升，污染是在持續加重，所以發展一款新能源車的重要性不言而喻，清潔高效、來源廣泛的氫能是中國能源革命的重要方向。發展氫燃料電池汽車，則是推廣氫能源使用的突破口，燃料電池車的有點有很多，首先是零排放或近似零排放，減少了機油泄漏帶來的水污染，進而降低了溫室氣體的排放。其還提高了發動機燃燒效率。在運行過程中平穩、無噪聲。為推動燃料電池汽車產業加速發展，近來中國連續出臺政策指導。

作為燃料電池車的核心部件，質子交換膜燃料電池(PEMFC)，其性能的優劣，直接影響燃料電池車的整體性能，而在質子交換膜燃料電池(PEMFC)中，氣體擴散層(GDL)的性能，同樣影響質子交換膜燃料電池的綜合性能。

在評價GDL過程中，其厚度均勻性是一個很重要的指標，厚度均勻性影響其孔隙率及孔徑分布，進而影響電池的整體性能，所以制備一款有良好厚度均勻性的氣體擴散層，以確保不影響膜電極的性能是十分重要的。

發明內容

本申請的目的在于提供一種氣體擴散層及其制備方法和應用，以提高氣體擴散層的厚度均勻性，進而提供燃料電池的性能。

本發明實施例提供了一種氣體擴散層的制備方法，所述方法包括：

將基底層于浸漬液中進行浸漬預處理，后進行第一干燥，獲得預處理基底層；所述浸漬液為憎水劑溶液，所述浸漬時間為20min-40min；

將造孔劑、導電炭黑和憎水劑于分散液中混合，獲得微孔層漿料；

將所述微孔層漿料通過絲網印刷的方式涂覆于所述預處理基底層漿料，獲得氣體擴散層；所述涂覆的次數至少為2次，每次涂覆后進行第二干燥和焙燒。

可選的，所述第二干燥的溫度為55℃-65℃，所述第二干燥的時間為50min-70min，所述焙燒的溫度為250℃-350℃，所述焙燒的時間為150min-210min。

可選的，所述氣體擴散層的微孔層中憎水劑的重量含量為15％-30％。

可選的，所述憎水劑溶液包括聚四氟乙烯溶液、聚偏氟乙烯溶液和四氟乙烯與乙烯的共聚物溶液中的至少一種，所述憎水劑溶液的溶劑為乙醇、異丙醇和乙二醇中的至少一種；所述基底層為碳紙或碳布。

可選的，所述預處理基底層的憎水劑的質量含量為2％-10％。

可選的，所述第一干燥的溫度為55℃-65℃，所述第一干燥的時間為50min-70min。

可選的，所述造孔劑包括乙二醇、碳酸銨和碳酸氫銨中的至少一種；

所述導電炭黑包括乙炔黑、Vulcan XC-72、Black pearls和碳納米管中的至少一種；

所述憎水劑包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯和四氟乙烯與乙烯的共聚物中的至少一種；

所述分散液包括乙醇、異丙醇和乙二醇中的至少一種。