一种燃料电池气体扩散层微孔层的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109509887A(43)申请公布日2019.03.22(21)申请号201710879659.2(22)申请日2017.09.14(71)申请人上海懋乐新材料科技有限公司地址200439上海市宝山区高逸路112-118号3幢3366室(72)发明人田文筱(51)Int.Cl.H01M4/88(2006.01)B82Y30/00(2011.01)权利要求书1页说明书5页(54)发明名称一种燃料电池气体扩散层微孔层的制备方法(57)摘要本发明涉及一种燃料电池气体扩散层中微孔层制备方法，包括以下步骤：首先对气体扩散层浸渍疏水的PTFE树脂乳液，烘干并灼烧固化，得到处理好的气体扩散层，然后在气体扩散层的其中一面担载碳粉-石墨粉-PTFE树脂混合浆料并进行烘干并灼烧固化，最后对担载有碳粉-石墨粉-PTFE树脂混合浆料的气体扩散层进行热压处理，即得到本发明的所述的带有微孔层的气体扩散层。与现有技术相比，本发明所制得的微孔层具有孔结构均匀单一，导电性好，疏水性强等优点。特别有利于燃料电池电极的水管理，有利于提高燃料电池电极运行的稳定性。CN109509887ACN109509887A权利要求书1/1页1.本发明涉及一种燃料电池气体扩散层中的微孔层制备工艺方法，该方法包括以下步骤：(1)首先对气体扩散层浸渍疏水PTFE乳液，烘干并灼烧固化，得到处理好的气体扩散层；(2)在处理好的气体扩散层上担载微孔层，担载方式采用喷涂，刮涂或丝网印刷中的一种或几种方式将碳粉-石墨粉-PTFE混合浆料，涂布到(1)中处理好的扩散层上，然后进行烘干并灼烧固化；(3)对担载有碳粉-石墨粉-PTFE混合浆料的气体扩散层进行热压处理，即得到具有微孔层结构的扩散层结构。2.根据权利要求1所述的气体扩散层为厚度0.10-～0.36mm的导电碳纸或碳纤维编织布。3.根据权利要求1所述的气体扩散层，其特征在于，所述的疏水乳液为浓度为5～30wt％的PTFE乳液。4.根据权利要求1所述的担载的气体扩散层的微孔层，所述的碳粉-石墨粉-PTFE树脂混合浆料的担载量为2～26mg/cm2。5.根据权利要求1，所述的微孔层浆料碳粉-石墨粉-PTFE树脂混合浆料中的碳粉∶石墨粉∶PTFE树脂的比例为：0-10％∶50-90％∶10-50％。6.根据权利要求5所述的导电碳粉，粒径在15纳米～30纳米之间，比表面积在250-1000m2/g，优选的商品为vulcan-XC72。7.根据权利要求5所述的石墨粉为高纯度球形石墨粉，纯度大于99.6％，粒度一般为100-18000目之间，优选的为300-10000目。比表面积为0.18-40m2/g之间。8.根据权利要求5所述的PTFE乳液，PTFE的分子量大于50-600万，一般为300-500万之间。9.根据权利要求1所述的烘干过程，所述的烘干温度为50～150℃，一般为70-90℃。10.根据权利要求1所述的灼烧过程，灼烧固化温度为350～400℃。11.根据权利要求1所述的热压处理过程，其特征在于，所述的热压处理的温度为180～300℃，压力为10～50kg/cm2。2CN109509887A说明书1/5页一种燃料电池气体扩散层微孔层的制备方法技术领域[0001]本发明涉及燃料电池领域，尤其是涉及一种燃料电池气体扩散层微孔层的制备方法。背景技术[0002]PEMFC电极是一种气体扩散电极，PEMFC电极是一种多孔的气体扩散电极，气体扩散层是电极的重要组成材料。常用的气体扩散层材料有碳纤维纸、碳纤维编织布、非织造布及碳黑纸等。其中碳纤维纸是一种广泛应用于电极中的气体扩散层材料，PEMFC它必须满足以下性能要求：(1)均匀的多孔质结构，赋予它优异的透气性能；(2)低的电阻率，赋予它高的电子传导能力；(3)结构紧密且表面平整，减小接触电阻，提高导电性能；(4)具有一定的机械强度，利于电极的制作，提供长期操作条件下电极结构的稳定性；[0003]如德国SGL的碳纤维纸既在机械性能上达到了一定的强度，同时也保持着良好的电学、热学性能和气体透过率。多种稳定性能及其高性价比是碳纤维纸目前发展的主要目标。[0004]目前商用的的MEA电极一般为7层结构，其中CCM为两层催化剂层夹一层质子导电膜的三层三明治结构，在催化层的两边复合两层带有微孔层的扩散层所构成。目前研究及材料大部分集中在膜，催化剂，碳纸扩散层结构的稳定性，高性能等方面。对扩散层上的微孔层研究相对少。[0005]目前燃料电池应用中，微孔层一般采用导电碳粉和PTFE做粘结剂的微孔层组成，其在气体扩散层上的担载量一般为1-4mg/cm2.通过调节微孔层中PTFE和vulcaXC72，ketjenblack，乙炔黑等的比例