一种燃料电池气体扩散层专用高性能碳纸及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种碳纸及其制备方法，更具体地说，本发明涉及一种燃料电池气体扩散层专用高性能碳纸及其制备方法，所述碳纸以短切碳纤维、植物纤维、热粘合纤维和炭黑为原料，经疏解、打浆和配浆后用湿法造纸工艺抄纸，然后经防水涂料涂布处理制成，所述各原料的配比以重量份计如下：短切碳纤维65~75份，植物纤维10~15份，热粘合纤维10~15份和炭黑0~10份。本发明采用了湿法成形、热压、涂布相结合的生产工艺，具有工艺流程简单、易于控制产品质量，生产过程环保等特点，并且所生产可以精确各原料的物料比，有利于控制产品品质。
【专利说明】一种燃料电池气体扩散层专用高性能碳纸及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种碳纸及其制备方法，更具体地说，本发明涉及一种燃料电池气体扩散层专用高性能碳纸及其制备方法。
【背景技术】
[0002]21世纪，能源己成为直接关系国家安全、社会稳定和国民经济发展的重要基础设施。燃料电池是一种新型能量转换装置，燃料电池作为能源利用的新技术，具备高效、洁净等优点，己成为当今世界能源领域的开发热点。其中质子交换膜燃料电池由于具有高的功率密度、高的能量转换效率、低温启动、无污染、体积轻巧、对压力变化不敏感及电池寿命长等诸多优点，被认为是首选的洁净、高效的发电装置。目前全球现有1000多家公司从事燃料电池的研发和经营业务，全世界约有20多个国家投入巨额的研发经费。质子交换膜燃料电池(PEMFC)以其高效率、高可靠性、良好的工作环境和操作性能，成为当前重要建筑物备用电源和移动装置电源领域的研究热点之一，但价格因素制约了它的发展，开发廉价的燃料电池系统，就要从其关键材料入手。
[0003]质子交换膜燃料电池主要由双极板、气体扩散层、催化剂层、质子交换膜组成。气体扩散层不仅起着支撑催化剂层、稳定电极结构的作用，还要为电极反应提高气体通道、质子通道、电子通道和排水通道，是影响电极性能的关键部件之一。气体扩散层本身固有的性能会直接影响电池的性能和寿命，在燃料电池的电化学反应过程中，不同的工作状况和环境对气体扩散层的要求不同，选择合适的气体扩散层材料非常重要。这种高性能的气体扩散层必须满足以下要求:(I)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，适当的刚性与柔性，利于电极的制作，提供长期操作条件下电极结构的稳定性；(5)适当的亲水/僧水平衡，防止过多的水分阻塞扩散层的孔隙层中而导致气体透过性能的下降；(6)具有化学稳定性和热稳定性；(7)低的制造成本，高的性能/价格比。
[0004]目前，气体扩散层基底材料主要有碳纤维纸，碳纤维编织布、无纺布及炭黑纸等，广泛采用的是高性能碳纸。碳纸通常是由碳纤维加适量胶粘剂抄造成纸，再浸溃可炭化树月旨、热压固化定型、高温炭化处理制成。目前日本Toray公司申请的碳纸专利较多，且最近几年仍在不断改进完善。US2005100498为日本MITSUBISHI RAYON公司于2003年申请的美国专利，2002年申请的日本专利JP2003323897介绍了一种具有高电导性和柔韧性的电极材料和碳纸材料，碳纸包括碳纤维和酸基团取代水溶性苯胺导体聚合物，聚合物还代有硫或梭基团。授权
【发明者】胡志军, 胡桂林, 冒晓东, 司莉莉 申请人:浙江科技学院