一种气体扩散层、及其制备方法和燃料电池.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115275218A(43)申请公布日2022.11.01(21)申请号202210452280.4(22)申请日2022.04.27(71)申请人深圳市通用氢能科技有限公司地址518000广东省深圳市坪山区坑梓街道秀新社区锦绣中路14号深福保现代光学厂区一期厂房101A区(72)发明人李帅陈海平张瀚文尧克光(74)专利代理机构深圳市韦恩肯知识产权代理有限公司44375专利代理师黄昌平(51)Int.Cl.H01M4/88(2006.01)H01M8/10(2016.01)权利要求书1页说明书6页附图2页(54)发明名称一种气体扩散层、及其制备方法和燃料电池(57)摘要本发明公开一种气体扩散层、及其制备方法和燃料电池，其中，一种气体扩散层包括包括第一微孔层、第二微孔层和碳纤维基底层，所述第一微孔层叠层设置于所述第二微孔层和所述碳纤维基底层之间，所述第一微孔层由疏水材料和第一导电碳材料制成，所述第二微孔层由亲水材料和第二导电碳材料制成，所述第一微孔层和所述第二微孔层均为多孔结构。第二微孔层有亲水材料，亲水材料中的亲水性官能团以及水分子相似的极性结构能够保留水分子，在低湿度情况下能够有效地锁住气体中的水分子，以达到自增湿的效果。第一微孔层有疏水材料，能够排除多余的水分，防止水分过多堵塞第一微孔层和第二微孔层的孔隙影响传质，降低膜电极性能。CN115275218ACN115275218A权利要求书1/1页1.一种气体扩散层，其特征在于，包括第一微孔层、第二微孔层和碳纤维基底层，所述第一微孔层叠层设置于所述第二微孔层和所述碳纤维基底层之间，所述第一微孔层由疏水材料和第一导电碳材料制成，所述第二微孔层由亲水材料和第二导电碳材料制成，所述第一微孔层和所述第二微孔层均为多孔结构。2.根据权利要求1所述的气体扩散层，其特征在于，所述碳纤维基底层包括碳纸、碳毡、碳布中的一种。3.根据权利要求1所述的气体扩散层，其特征在于，所述疏水材料为含氟树脂。4.根据权利要求1所述的气体扩散层，其特征在于，所述第一微孔层的厚度为5～30微米。5.根据权利要求1所述的气体扩散层，其特征在于，所述第二微孔层的厚度为1～20微米。6.根据权利要求1所述的气体扩散层，其特征在于，所述第一微孔层的厚度与所述第二微孔层的厚度比例为1:0.2～1:1。7.根据权利要求1所述的气体扩散层，其特征在于，所述第一导电碳材料的粒径和所述第二导电碳材料的粒径均为5～200纳米。8.一种如权利要求1至7任意一项所述的气体扩散层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将第一导电碳材料、疏水材料、增稠剂和水按照预设比例配置成第一中间体；将所述第一中间体涂布在碳纤维基底层上，干燥后形成第一微孔层；将第二导电碳材料、亲水材料的前驱体材料、水按照预设比例配置成第二中间体；将所述第二中间体涂布在所述第一微孔层上，干燥后形成第二微孔层；对所述碳纤维基底层、所述第一微孔层和所述第二微孔层进行热处理，得到气体扩散层。9.根据权利要求8所述的气体扩散层的制备方法，其特征在于，所述配置成第二中间体的步骤包括：取0.1～1质量份硅酸盐、5～10质量份碳材料、1～2质量份增稠剂、50～100质量份水混合后在10～30℃水浴中以1000～3000rpm搅拌90～150min形成浆料一；将PH值2～5的酸溶液加入浆料一中至PH为4～6，然后在40～60℃温度下以1000～3000rpm速度下搅拌10～30min形成浆料二；在浆料二中加入0.001～0.005质量份的硅烷偶联剂，然后以1000～3000rpm搅拌5～15min形成第二中间体浆料；其中，所述硅酸盐为硅酸锂、硅酸钠、硅酸钾、硅酸镁中的一种；所述增稠剂为聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酸中的一种；所述酸溶液为甲酸、乙酸、盐酸、硫酸中的一种；所述偶联剂为甲氧基硅烷偶联剂、乙氧基硅烷偶联剂中的一种；热处理条件为，室温以1～5℃/min的速率升至160～200℃，保温5～30min，然后以1～5℃/min的速率升至320～360℃，保温5～20min。10.一种燃料电池，其特征在于，包括权利要求1至7任意一项所述的气体扩散层。2CN115275218A说明书1/6页一种气体扩散层、及其制备方法和燃料电池技术领域[0001]本发明涉及电池技术技术领域，特别涉及一种气体扩散层、及其制备方法和燃料电池。背景技术[0002]质子交换膜燃料电池与传统技术相比，具有能量转换效率高、功率密度高、环境友好、工作温度低、腐蚀性低、运行安静等优点，有望成为最有前途的新能源技术之一。然而为了保持质子交换膜足够的水合作用，通常在气体进入电池之前，通过加湿装置将氢气和空气引入电池外部，同时需要使用加热设备对气体和电池进行加热控温，