[發明專利]一種用于二氧化碳還原的梯度微孔層氣體擴散層及其制備方法

在審

• 申請號: 202211518451.5
• 申請日: 2022-11-30
• 公開（公告）號: CN116314853A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 柯長春;萬琦琪;章俊良;莊小東;張龍海;蔣文星;袁磊
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M4/88;H01M8/0234
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

1.一種用于二氧化碳還原的梯度微孔層氣體擴散層，其特征在于，所述氣體擴散層包括基底層和梯度微孔層；所述梯度微孔層包括沿其厚度方向上具有不同親疏水性的多個微孔子層；沿遠離基底層的方向各所述微孔子層的疏水性呈梯度減小趨勢。

2.根據權利要求1所述用于二氧化碳還原的梯度微孔層氣體擴散層，其特征在于，所述微孔子層包括導電材料和疏水劑組成。

3.根據權利要求1所述用于二氧化碳還原的梯度微孔層氣體擴散層，其特征在于，所述基底層為碳布、碳紙、泡沫鎳、泡沫鈦、鈦纖維燒結氈中的一種。

4.根據權利要求2所述氣體擴散層的微孔子層，其特征在于，所述導電材料為導電碳黑、碳粉、碳纖維、碳納米管、碳納米纖維、石墨烯、納米石墨粉中的一種或多種以任意比例混合構成的混合物。

5.根據權利要求2所述氣體擴散層的微孔子層，其特征在于，所述疏水劑為聚四氟乙烯、偏四氟乙烯、聚偏三氟乙烯、聚偏二氟乙烯、氟化乙丙烯、乙烯/四氟乙烯共聚物中的一種或多種以任意比例混合構成的微粉、溶液或乳液。

6.根據權利要求1所述氣體擴散層的梯度微孔層，其特征在于，微孔子層的數量為雙層或三層。

7.一種根據權利要求1所述的用于二氧化碳還原的梯度微孔層氣體擴散層的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

S1、將基底層浸入疏水劑乳液中并干燥至恒重，得到基底層；

S2、將不同含量導電材料、疏水劑乳液與分散劑混合，充分攪拌得到乳液Ⅰ、乳液Ⅱ、乳液Ⅲ；

S3、將S2所述乳液Ⅰ、乳液Ⅱ、乳液Ⅲ中的至少兩種乳液按照乳液Ⅰ、乳液Ⅱ、乳液Ⅲ的先后順序依次沉積至S1所得基底層的一側；每沉積一種漿料后，均在50-80℃下干燥至恒重，得到雙層或三層梯度微孔層氣體擴散層前驅體；

S4、將S3所述梯度微孔層氣體擴散層前驅體進行熱處理，得到梯度微孔層氣體擴散層。

8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述乳液Ⅰ中導電材料與疏水劑的質量比為1:0.66～1:1.5；所述乳液Ⅱ中導電材料與疏水劑的質量比為1:0.12～1:0.66；所述乳液Ⅲ中導電材料與疏水劑的質量比為1:0.05～1:0.12。

9.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，制備雙層梯度微孔層氣體擴散層時，乳液Ⅰ、乳液Ⅱ、乳液Ⅲ中的任意兩種在基底層上沉積的導電劑擔載量相同；在制備三層梯度微孔層氣體擴散層時，乳液Ⅰ、乳液Ⅱ、乳液Ⅲ在基底層上沉積的導電劑擔載量相同。

10.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述熱處理為：從室溫升溫到245℃，升溫時間30～60min；在245℃下保溫30～60min；從245℃升溫到345℃，升溫時間30～60min；在345℃下保溫30～60min；冷卻到室溫，冷卻時間60～120min。