专利名称：：经改质碳化基材及其制备方法与用途的制作方法
技术领域：
：本发明系关于一种碳化基材的改质方法，特别关于一种可用作燃料电池电极的气体扩散层的改质方法；以及所得经改质碳化基材与其用途。
背景技术：
：近年来，由于能源短缺及地球温室效应等因素，氢供系统的燃料电池(fuelcell)的发展引起人们的注意；盖燃料电池非但无非充电电池用完即丢所导致的环保上的问题，亦可免除传统充电电池需进行耗时充电程序的缺点。此外，燃料电池的排放物(例如水)对环境亦无危害。在各种燃料电池中，质子交换膜燃料电池(protonexchangemembranefuelcell,PEMFC)及直接甲醇燃料电池(directmethanolfuelcell,DMFC)因可在低温下操作，又可产生高电流密度，故被广泛地应用在车辆、联合发电系统及各类3C产品(如笔记型电脑、手机等)的电源设备中。以PEMFC为例，其每一个单电池的主要构件包括膜电极组(membrane-electrodeassembly,MEA)及具有气体流道的双极板(bipolarplates)。一般而言，MEA系由一质子交换膜(通常为一高分子膜，作为电解质)、分别位于该质子交换膜两侧的两个触媒层、及分别置于该两个触媒层外侧的两个气体扩散层(另可称为「电极气体扩散层」)所组成。目前，PEMFC及DMFC大都采用多孔性碳纸或碳布为电极的气体扩散层的材料。该扩散层除了可使反应气体通过及作为供电子移动的通道之外，由于其具有辅助水管理(watermanagement)的作用，故能使催化反应中所产生的水顺利排除，以避免水泛滥而阻碍气体的传输，进而影响燃料电池的性能。因此，气体扩散层的水管理能力，系决定燃料电池电性的重要因素之一。为了避免水泛滥而影响燃料电池的性能，通常会在气体扩散层的碳5基材上做疏水处理，使多余的水可容易地排出，以延长燃料电池寿命。再者，由于目前使用的碳布及碳纸表面凹凸不平，此会影响到触媒层上触媒的反应及效率；是以，除了疏水处理之外，亦有必要对碳布或碳纸的表面进行平整处理。Taniguchi等人在美国专利第6，083，638号中揭示，将纤维状碳基材(fibrouscarbonsubstrate)先经氟化树月旨(fluororesin)进行疏水处理后，在360。C下烘干；接着再用疏水性高分子(hydrophobicpolymer)及亲水性高分子(hydrophi1icpolymer)进行处理，而在碳基材上制造出疏水性及亲水性的通道。美国专利第5，561,000号则揭示先在碳布或碳纸上以聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene，PTFE)进行疏水处理，然后再于经PTFE疏水处理的碳布或碳纸上涂上一层PTFE与碳的混合物。Gorma等人则于W000/54350中敎示改良美国专利第5,561,000号所揭露的技术，进一步处理美国专利第5，561，000号所制得的碳布或碳纸，改变其为具亲水性的结构物。美国专利第6,733，915号揭露利用多孔性碳布或碳纸作为基材，先将碳基材含浸于一氟化物高分子(fluorinatedpolymer)溶液中进行疏水处理后，再于该经含浸碳基材上涂布上一层氟化物高分子与碳颗粒的混合物，之后于高温下进行烘干而得到经改质碳基材。美国专利第7,063,913号专利中则揭示，先将多孔性碳基材以疏水性高分子(hydrophobicpolymer)进行预处理，再进行干燥而得到一具疏水性的碳基材；然后，再涂上一层氟碳高分子(fluorocarbonpolymer)及碳颗粒的混合物，最后再进行热处理。简言之，先前技术为了得到疏水性气体扩散层，通常会先对碳基材进行疏水处理以得到具疏水性的碳基材，其后再进行诸如涂布、含浸或喷洒等方法以对该经疏水处理的碳基材施用疏水性高分子与碳颗粒的混合物，接着于高温下进行热处理，从而得到一表面上具有碳颗粒层的疏水性气体扩散层材料。本案发明人经研究发现，可以相对简易的方式提供疏水性碳化基材，得到一具有所欲导电性、疏水性、透气性及平整性的经改质碳化基材。
发明内容本发明的一目的，在于提供一种碳化基材的改质方法，包含提供一碳化基材；提供一含疏水性高分子与碳材的混合物；将该混合物施用至该碳化基材的至少一面；以及于惰性气体保护下，热处理该碳化基材。本发明的另一目的，在于提供一种经改质碳化基材，包含一碳化基材及一整平层，该整平层系实质上直接地位于该碳化基材的至少一面上。本发明的又一目的，在于提供一种燃料电池，其特点在于其至少一电极含有如上所述的经改质碳化基材。图l系一种根据本发明的经改质碳化基材的结构示意图；以及图2系一种根据本发明的燃料电池的单电池的膜电极组的结构示意图中符号说明如下1、la、lb碳化基2、2a、2b整平层3a、3b触媒层质子交换膜5a、5b双极板10经改质碳材22疏水性材碳化基材高分子具体实施例方式本发明碳化基材的改质方法中所用的碳化基材，系可选自以下群组碳布、碳纸、及碳毡。进一步言之，任何可用作燃料电池中的气体扩散层的材料皆可施用于本发明方法，例如Toray公司出产的TGP等级碳纸、TextronUSA出产的CPW-003碳织物、LeCarboneloraine出产的TCM128及TGM389碳织物、Zoltek出产的PanexPW-03、SGL出产的SigracetGDLIOAA、Lydell出产的Technimat、及Spectracorp出产的Spectracarb等。或者，可选购市面上的碳化基材(例如铨能科技股份有限公司，型号FCW1005的碳布)或以已知方式制得的碳化基材(例如美国专利申请案公开第2006/0214320号所揭露方法所获得的碳纤维纸)，经高温热处理处理而提供本发明方法中所用的碳化基材。于本发明方法中，系直接于碳化基材的至少一表面上施用一含疏水性高分子及碳材的混合物，以于该表面形成一整平层。于此，可用于本发明中的疏水性高分子通常系含有氟碳键者，只要该氟碳键可提供所欲的疏水性。举例言之，该疏水性高分子可选自以下群组聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene，PTFE)、聚六氟丙烯(polyhexafluoropropylene,PHFP)、六氟丙烯与四氟乙烯的共聚物(copolymersofhexafluoropropyleneandtetrafluoro—ethylene,FEP)、四氟乙烯与全氟丙基乙基醚的共聚物(copolymersoftetrafluoroethyleneandperfluoropropylvinylether，PFA)、四氟乙烯与全氟甲基乙基醚的共聚物(copolymers0ftetrafluoroethyleneandperfluororaethylvinylether，MFA)、氯三氟乙烯的均聚物(homopolymersofchlorotrifluoroethylene，PCTFE)、聚偏氟乙烯(polyvinylidenefluoride，PVDF)、聚氟乙烯(poly(vinylfluoride)，PVF)、四氟乙烯与乙烯的共聚物(copolymeroftetrafluoroethyleneandethylene,ETFT)、偏氟乙烯及六氟丙烯及四氟乙烯的共聚物(copolymerofvinylidenefluoride，hexafluoro-propylene,andtetreifluoroethylene，THV)、及其组合；较佳系选自以下群组PTFE、FEP、PFA、及其组合。根据本发明，疏水性高分子一般系以溶液形式(如分散液)加以使用。举例言之，可直接使用由单体进行乳化聚合反应所得的含疏水性高分子的分散液；或者，混合疏水性高分子粉末、溶剂、及界面活性剂而提供一含疏水性高分子的分散液。目前，市面上已有一些疏水性高分子的溶液产品，可直接用于本发明中；例如，杜邦公司的T30PTFE溶液，DaikinIndustries公司生产的NEOFLONFEPND-20。除疏水性高分子外，该混合物另包含一碳材，其可使形成于该碳化基材上的整平层具导电性，维持碳化基材固有的导电性能。任何合宜形8式的碳材皆可用于本发明，例如粉末碳材、纤维碳材、或其组合。其中，该碳材可为例如(但不限于)碳黑、石墨、乙炔墨、或其组合。举例言之(但不限于)，可采用以下粉末碳材碳黑(如Cabot公司的VuelcanX072、Cabot公司的VuelcanXC-72R、及KoreaSteelChemicalCorp.的N660)、石墨(人工石墨或天然石墨)、乙炔墨、或其组合；较佳为碳黑。于此，用于本发明的粉末碳材的粒径一般为10至200纳米，较佳为15至150纳米，最佳为20至200纳米。此外，当采用纤维形式的碳材时，一般系采用长度为5至200毫米的短碳纤维。碳材的用量系视实际需要而定，以疏水性高分子与碳材的总重量计，一般为1至70重量％，较佳为3至20重量％。于根据本发明的一具体实施方式中，系将碳材添加至疏水性高分子的溶液中，经均匀搅拌后提供所欲的含疏水性高分子与碳材的混合物。接着，以任何适当的方式将该含疏水性高分子与碳材的混合物施用至碳化基材的至少一表面上。举例言之，可以选自以下的方式进行该施用喷洒、网印、涂布、含浸、及其组合。其中，该混合物的施用量系视许多因素而定，例如施用的方式、碳化基材的种类与面积大小、整平层所需厚度、及混合物中的固含量等。举例言之，相较于碳纸，碳布表面凹凸程度较大，故需要较大的施用量。一般而言，混合物的施用量为每平方公分碳化基材O.l至40毫克。此外，亦可视需要将该混合物施用至碳化基材的两面，使该碳化基材的两面皆具改良性质，进一步提高该碳化基材的水管理能力及其电池性能。当施用于碳化基材的两面时，混合物于各面的施用量亦如上所述，为每平方公分O.l至40毫克。之后，对该经施用碳材与疏水性高分子的碳化基材于惰性气体保护下进行热处理，以烧结该混合物而形成一整平层于该基材上。该热处理的温度通常系控制在高于疏水性高分子的熔点，较佳为200至450。C，更佳为250至400。C;热处理的时间并非本发明的重点，一般为5至120分钟，较佳为10至90分钟，更佳为20至50分钟。可用于本发明热处理步骤中的惰性气体可选自以下群组氮气、氦气、氩气、及其组合，基于成本上的考量，较佳系使用氮气。根据本发明于惰性气体保护下进行热处理，可减少因碳材料的氧化所产生的重量上的损失，进而避免所得经改质碳化基材的导电性能的降低。经热处理后的疏水性高分子会形成具有细小孔洞的网状结构物，有利于气体的进出，且因其具有疏水性质亦利于排除多余的水。根据本发明方法，较佳地，系于该热处理步骤之前，先进行一干燥步骤，以去除混合物中多于的水份及/或溶剂。举例言之，可采用将该经混合物施用的碳化基材直接置于室温环境下的自然干燥法，或将其置于70至150。C的烘箱中或辅以热气的强制干燥方式而进行该水份及/或溶剂的去除。根据本发明方法，可循环进行该混合物施用步骤与该视需要的干燥步骤1至10次，以提升所得碳化基材的燃料电池性能。之后，再于惰性气体保护下，进行热处理程序。本案发明人发现，无需如前技艺般地先对碳化基材进行疏水性高分子预处理，如本发明方法般地直接施用含疏水性高分子及碳材的混合物于碳化基材上，便可赋予碳化基材所欲的疏水性能，简化整个碳化基材的改质制程，降低制备成本。同时，藉由本发明改质方法所制造的经改质碳化基材，仍可展现所欲的导电性及透气性。本发明另提供一种经改质碳化基材，其包含一碳化基材及一整平层，该整平层系实质上直接地位于该碳化基材的至少一面上。于此，所谓「该整平层实质上直接地位于该碳化基材的至少一面上」系指于该碳化基材与该整平层的间并不单独存在如先前技艺的预处理所形成的疏水物质层。关于碳化基材、疏水性高分子及碳材的使用条件，系如上文所述，于此不再赘述。图l系显示本发明经改质碳化基材的一实施方式的示意图，其中经改质碳化基材10系包含一碳化基材1及覆于其一表面的整平层2，整平层2系包含碳材21及疏水性高分子22，其中，疏水性高分子22于热处理之后系呈具细小微孔的网状结构(为简化起见，图中未绘示)。于此，如前述，可视需要于碳化基材1的两面皆提供整平层2。本发明的经改质碳化基材，其表面的整平层因含有碳材故可维持碳化基材的导电性、因含有热处理后的疏水性高分子(呈具细小微孔的网状结构)故展现所欲透气度与其固有的疏水性；是以，其系特别适用于燃料电池中的电极气体扩散层材料。因此，本发明另提供一种燃料电池，尤其是PEMFC及DMFC，其特点10在于该燃料电池的至少一电极系含有本发明经改质碳化基材。如前述关于先前技术的说明，燃料电池中各元件的材料与结构，系此
技术领域：
中具有通常知识者所熟知者。举例言之，可参见中国台湾专利第1272739号及美国专利公开第2007/0117005Al号，其所揭露内容均并于此处以供参考。请参考图2，其绘示一根据本发明的PEMFC单电池的主要构件示意图，包括一膜电极组(MEA)及具有气体通道的双极板5a、5b。该膜电极组系由一质子交换膜4、位于该质子交换膜4两侧的触媒层3a、3b、以及分别置于触媒层3a、3b外侧的碳化基材la、lb所组成，碳化基材la、lb系分别于面向触媒层3a、3b的表面上具有整平层2a、2b。其中，质子交换膜4可使用杜邦公司的Nafion系列产品，触媒层3a、3b可为钯或铂触媒。于此，亦可使用两面皆覆有整平层2a、2b的碳化基材la、lb于燃料电池的膜电极组中。如本案后附实施例的结果显示，含有本发明经改质碳化基材的燃料电池，系展现优异的电池性能，如电流密度。兹以下列具体实施方式以进一步例示说明本发明，其中，所采用的量测仪器及方法分别如下(A)透气度量测方法透气度量测仪GurleyModel4110，美国透气度用圆桶容量300cc透气度用圆桶重量5oz量测面积l平方英吋将试片裁切为10公分X10公分大小，根据ASTMD726-58规范进行测试o(B)接触角量测方法接触角量测仪GBXmodelD-SInstruments,法国湿润性常以接触角來评量，接触角是指液滴与固体基材表面接触点的切线与固-液界面的夹角e，即所谓的接触角。接触角越小代表湿润性越好，反的代表湿润性不良。一般而言，0°<9<90°归为亲水性(hydrophilic);6>900归为疏水性(hydrophobic);6=0°为完全湿润(completewetting)。接触角计算系根据Young，sContactAngle方程式9ivcos0=0sv-6si。其中，eh为液相-气相夹角；e"为固相-气相夹角；eu为固相-液相夹角。(c)电池测试方法电池测试机台FCEDPD50AsiaPacificFuelCellTechnologies,Ltd.电池负载机型号Chroma63103测试条件阳极燃料氢气(99.999%)，流速200c.c./min阴极燃料氧气(工业用)，流速200c.c./min阳极阴极増湿温度40°C增湿瓶出口相对湿度90%电池测试温度40°C电池组装扭力40kgfcm电池反应面积25cm2将热处理完成的试片裁切为5公分x5公分大小，将其与美国Gore所生产的经触媒涂覆膜(catalyst-coatedmembrane，CCM，型号PRIMEASeries5621MESGA，具有35微米厚度及45Pt合金/60Pt)，以40kgfcm扭力组合，双极板采用具栅栏状(gate-type)的沟渠的石墨板，最后再利用不锈钢板及聚四氟乙烯衬垫(TeflonGasket)封装成一个测试用的单电池，进行测试。(D)表面电阻测试方法表面电阻测试机台LorestaGPModelMCP-T600，Mitubishi化学公司(MitubishiChemicalCorp.)将试片裁切为5公分x5公分大小，依照JISK7194规范进行测试。实施例l将依照美国专利申请案公开第2006/0214320号所述方法制造出的碳纸，于氮气保护下在130(TC下进行碳化历时5分钟。所得碳纸的厚度为550微米，重量为125g/m2。取4克VulcanXC-72(CabotCorp.,BostonMass.)与浓度10%的12FEP(以90毫升去离子水稀释10毫升杜邦公司的FEP121A溶液而得)均匀混合，室温下连续搅拌5分钟，得到一液态浆料。将碳纸置于一平整固体表面上，将所得浆料喷涂至该碳纸的一面上。之后，将喷涂后的碳纸置于70T的烘烤炉中干燥15分钟；再于350。C下以氮气为保护性气体进行热处理，得到一经改质碳纸。利用上述测试方法进行各项测试，其中于电池性能测试中，所得经改质碳纸系用于阳极与阴极，量测的各性质系如表l中所列。实施例2使用与实施例l相同的原料与步骤，惟共进行该喷涂与干燥步骤的循环5次。利用上述测试方法进行各项测试，其中于电池性能测试中，所得经改质碳纸系用于阳极与阴极，量测的各性质系如表l中所列。实施例3使用与实施例l相同的原料与步骤，惟共进行该喷涂与干燥步骤的循环10次。利用上述测试方法进行各项测试，其中于电池性能测试中，所得经改质碳纸系用于阳极与阴极，量测的各性质系如表l中所列。比较例l使用与实施例l相同的原料与步骤，惟于喷涂步骤之前，先将碳纸含浸于3。/。的FEP溶液(由97毫升的去离子水稀释3毫升的杜邦公司的FEP121A溶液而得)，之后于7(TC下烘干15分钟，再接着进行实施例l的喷涂、干燥及热处理程序。利用上述测试方法进行各项测试，其中于电池性能测试中，所得经改质碳纸系用于阳极与阴极，量测的各性质系如表l中所列。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>如表1所示，本发明于未经疏水性预处理情形下所提供的经改质碳纸，仍具所欲疏水性，此可由其喷涂面的接触角均大于90度所呈现。此外，相较于比较例l，使用本发明未先经疏水性处理的经改质碳纸(实施例l)于燃料电池时，系可展现较佳的电流密度(提高17%)。另，如实施例2与3的结果显示，进行多次喷涂及烘干步骤，可适度提高燃料电池的效能。实施例4将市售碳布(铨能科技股份有限公司，型号FCW1005)于氮气保护下在1750。C热处理历时5分钟。取2克VulcanXC-72(Cabot公司(CabotCorp.),BostonMass.)与2克N660(韩国钢铁化学有限公司(KoreaSteelChemicalCo.，Ltd.))与浓度10。/。的FEP(以90毫升去离子水稀释10毫升杜邦公司的FEP121A溶液而得)均匀混合，于室温下连续搅拌5分钟，得到一液态浆料。将碳布置于一平整固体表面上，将所得浆料喷涂至该碳布的一面上。之后，将喷涂后的碳布置于7(TC的烘烤炉中干燥15分钟；再于350。C下以氮气为保护性气体进行热处理，得到一经改质碳布。利用上述测试方法进行各项测试，其中于电池性能测试中，所得经改质碳布系用于阳极与阴极，量测的各性质系如表2中所列。比较例2采用与实施例4相同的原料与步骤，惟于喷涂步骤之前，先将碳布含浸于3y。的FEP溶液(由97毫升的去离子水稀释3毫升的杜邦公司的FEP121A溶液而得)，之后于70"C下烘干15分钟，再接着进行实施例4的喷涂、干燥及热处理程序。利用上述测试方法进行各项测试，其中于电池性能测试中，所得经改质碳布系用于阳极与阴极，量测的各性质系如表2中所列。比较例3采用与实施例4相同的原料碳布于氮气保护下，在1750T下进行热处理历时5分钟，接着将该碳布含浸于3。/。的FEP溶液(由97毫升的去离子水稀释3毫升的杜邦公司的FEP121A溶液而得)，之后于70。C下烘干15分钟。进行如实施例4所述的喷涂及干燥程序，之后于350。C下在空气环境中进行热处理，得到一经改质碳布。利用上述测试方法进行各项测试，其中于电池性能测试中，所得经改质碳布系用于阳极与阴极，量测的各性质系如表2中所列。比较例4采用与实施例4相同的原料与步骤，惟热处理步骤系于空气环境中进行。利用上述测试方法进行各项测试，其中于电池性能测试中，所得经改质碳布系用于阳极与阴极，量测的各性质系如表2中所列。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>由表2可知，相较于比较例2至比较例4，本发明经改质碳布(实施例4)系展现相当的疏水性，且其使用于燃料电池时，可呈现较高的电池性能。此外，于空气中进行热处理所得的经改质碳布的重量损失达1.84重量％(比较例3)及1.60重量％(比较例4)，高于惰性气体保护下热处理所得者(实施例4，0.76重量％)。实施例5取用市售碳纸TGP-H-090(Toray公司)作为原料。取2克VulcanXC-72(Cabot公司(CabotCorp.)，BostonMass.)与2克N660(韩国钢铁化学有限公司(KoreaSteelChemicalCo.，Ltd.))与浓度10。/o的FEP(以90毫升去离子水稀释10毫升杜邦公司FEP121A溶液而得)均匀混合，室温下连续搅拌5分钟，得到一液态浆料。将碳纸置于一平整固体表面上，将所得浆料喷涂至该碳布的一面上。之后，将喷涂后的碳纸置于70。C的烘烤炉中干燥15分钟；再于350。C下以氮气为保护性气体进行热处理，得到一经改质碳纸。利用上述测试方法进行各项测试，其中于电池性能测试中，所得经改质碳纸系用于阳极与阴极，量测的各性质系如表3中所列。比较例5采用与实施例5相同的原料与步骤，惟于喷涂步骤之前，先将碳纸含浸于3y。的FEP溶液(由97毫升的去离子水稀释3毫升的杜邦公司的FEP121A溶液而得)，之后于70X下烘干15分钟，再接着进行实施例5的喷涂、干燥及热处理程序。利用上述测试方法进行各项测试，其中于电池性能测试中，所得经改质碳纸系用于阳极与阴极，量测的各性质系如表3中所列。16表3<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>由表3可知，相较于比较例5，本发明未先经疏水性处理的经改质碳纸(实施例5)系展现相当的疏水性，且其使用于燃料电池时，可呈现较佳的电流密度(提高22%)。实施例6将市售碳布(铨能科技股份有限公司，型号FCW1005)，于氮气保护下，再于175(TC下进行热处理历时5分钟。取2克VulcanXC-72(CabotCorp.，BostonMass.)与2克腦0(KoreaSteelChemicalCo.,Ltd.)与浓度10。/o的FEP(以90毫升去离子水稀释10毫升杜邦公司的FEP121A溶液而得)均匀混合，室温下连续搅拌5分钟，得到一液态浆料。将碳布置于一平整固体表面上，将所得浆料喷涂至该碳布的一面上。之后，将喷涂后的碳布置于7(TC的烘烤炉中干燥15分钟。再将该桨料喷涂至该碳布的另一面，并再置于7(TC的烘烤炉中干燥15分钟。接着，于35(TC下以氮气为保护性气体进行热处理，得到一经改质碳布。利用上述测试方法进行各项测试，其中于电池性能测试中，所得经改质碳布系用于阴极而实施例4所得者系用于阳极，量测的各性质系如表4中所列。实施例7采用与实施例6相同的原料与步骤，得到经改质碳布。利用上述测试方法进行各项测试，其中于电池性能测试中，所得经改质碳布系用于阳极而实施例4所得者系用于阴极，量测的各性质系如表4中所列。实施例8采用与实施例6相同的原料与步骤，得到经改质碳布。利用上述测试方法进行各项测试，其中于电池性能测试中，所得经改质碳布系用于阳极及阴极，量测的各性质系如表4中所列。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>由表4可知，无论对碳化基材进行单面改质或双面改质，且无论将所得经改质碳化基材用于于燃料电池的阴极或阳极，均可以获得良好的电池效能。上述的实施例仅用来例举本发明的实施方式，以及阐释本发明的技术特征，并非用来限制本发明的保护范畴。任何熟悉此技术者可轻易完成的改变或均等性的安排均属于本发明所主张的范围，本发明的权利保护范围应以下述的申请专利范围为准。权利要求1、一种碳化基材的改质方法，包含提供一碳化基材；提供一含疏水性高分子与碳材的混合物；将该混合物施用至该碳化基材的至少一面；以及于惰性气体保护下，热处理该碳化基材。2、如权利要求l所述的方法，其中该碳化基材系选自以下群组碳布、碳纸、或碳毡。3、如权利要求l所述的方法，其中该疏水性高分子系选自以下群组聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene，PTFE)、聚六氟丙烯(polyhexafluoropropylene，PHFP)、六氟丙烯与四氟乙烯的共聚物(copolymersofhexafluoropropyleneandtetrafluoro—ethylene,FEP)、四氟乙烯与全氟丙基乙基醚的共聚物(copolymersoftetrafluoroethyleneandperfluoropropy1-vinylether，PFA)、四氟乙烯与全氟甲基乙基醚的共聚物(copolymersoftetrafluoroethyleneandperfluoromethy1-vinylether，MFA)、氯三氟乙烯的均聚物(homopolymersofchlorotrifluoroethylene，PCTFE)、聚偏氟乙烯(polyvinylidenefluoride,P藩)、聚氟乙烯(poly(vinylfluoride)，PVF)、四氟乙烯与乙烯的共聚物(copolymeroftetrafluoroethyleneandethylene,ETFT)、偏氟乙烯及六氟丙烯及四氟乙烯的共聚物(copolymerofvinylidenefluorideandhexafluoropropylene，andtetrafluoroethylene，THV)、或其组合。4、如权利要求l所述的方法，其中该碳材系包含粉末碳材、纤维碳材、或其组合。5、如权利要求l所述的方法，其中该碳材系选自以下群组碳黑、石墨、乙炔墨、或其组合。6、如权利要求l所述的方法，其中该施用系以选自以下的方式进行喷洒、网印、涂布、含浸、或其组合。7、如权利要求l所述的方法，其中该混合物系施用至该碳化基材的两面上。8、如权利要求l所述的方法，其中系于该热处理步骤的前，进行一干燥步骤。9、如权利要求8所述的方法，其中该干燥步骤系于70至150X下进行。10、如权利要求8所述的方法，其中系进行该施用步骤与该干燥步骤的循环1至10次。11、如权利要求l所述的方法，其中该惰性气体系选自以下群组氮气、氦气、氩气、或其组合。12、如权利要求l所述的方法，其中该热处理的温度系高于该疏水性高分子的熔点。13、如权利要求12所述的方法，其中该热处理系于200至450。C下进行历时5至120分钟。14、一种经改质碳化基材，包含一碳化基材；以及一整平层，实质上直接地位于该碳化基材的至少一面上。15、如权利要求14所述的经改质碳化基材，其中该碳化基材系选自以下群组碳布、碳纸、碳毡或其组合。16、如权利要求14所述的经改质碳化基材，其中该整平层系包含疏水性高分子及碳材。17、如权利要求16所述的经改质碳化基材，其中该疏水性高分子系选自以下群组PTFE、PHFP、FEP、PFA、MFA、PCTFE、P藩、PVF、ETFT、THV、或其组合。18、如权利要求16所述的经改质碳化基材，其中该碳材系包含粉末碳材、纤维碳材、或其组合。19、如权利要求16所述的经改质碳化基材，其中该碳材系选自以下群组碳黑、石墨、乙炔墨、或其组合。20、如权利要求14所述的经改质碳化基材，其中该整平层系实质上直接地位于该碳化基材的两面上。21、如权利要求14所述的经改质碳化基材，系用作燃料电池中的电极气体扩散层。22、一种燃料电池，其特征在于其至少一电极系含有如权利要求14至21中任一项所述的经改质碳化基材。全文摘要一种碳化基材的改质方法及所得经改质碳化基材，该方法包括将含疏水性高分子及碳材的混合物施用至未经疏水性处理的碳化基材上，以相对简化程序改质碳化基材，提供具有良好导电性、透气度及疏水性的经改质碳化基材，该基材系有利于做为燃料电池电极中的气体扩散层的材料。文档编号C01B31/00GK101462712SQ200710300510公开日2009年6月24日申请日期2007年12月19日优先权日2007年12月19日发明者刘璟翰,廖元楷,林瑞祥,柯泽豪,洪志荣,黄建钧申请人:逢甲大学