技术特征：
1.一种均衡燃料电池内部水平衡的气体扩散层，其特征在于：包括基底层(1)和微孔层(2)；所述基底层(1)经疏水剂处理，所述基底层(1)的疏水性梯度在沿气流方向逐渐增加，疏水梯度在5％
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20％之间；所述微孔层(2)由导电碳粉和疏水材料制成，所述微孔层(2)具有孔隙，所述孔隙的孔隙梯度在沿气流方向逐渐增加，所述微孔层(2)的疏水性梯度在沿气流方向逐渐增加，疏水梯度在15％
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40％之间。2.根据权利要求1所述的一种均衡燃料电池内部水平衡的气体扩散层，其特征在于：沿气流方向，所述基底层(1)在气流流道进口处的疏水性梯度控制在5％
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10％之间，所述基底层(1)在气流流道中间段的疏水性梯度控制在5％
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15％之间，所述基底层(1)在气流流道出口处的疏水性梯度控制在10％
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20％之间。3.根据权利要求1所述的一种均衡燃料电池内部水平衡的气体扩散层，其特征在于：沿气流方向，所述微孔层(2)疏水剂的比例为微孔层(2)质量分数的15
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20％，气体扩散层中间位置的疏水剂比例为微孔层(2)质量分数的20％
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30％，靠近气流出口处微孔层(2)疏水剂的比例为微孔层(2)质量分数的25％
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40％。4.一种均衡燃料电池内部水平衡的气体扩散层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，对多孔导电基材进行标记，根据需要的气流流经方向标记气流进口和气流出口，其中所述多孔导电基材包括碳纸和碳布；步骤二，将所述多孔导电基材全部浸泡在稀释后的ptfe乳液中，保持1
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2min，随后取出，控干多余的浸泡液，置于烘箱中完全烘干，烘箱温度为80
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120℃；步骤三，将所述多孔导电基材的气流出口方向浸入稀释后的ptfe乳液中，浸入位置到约三分之二位置处，保持1
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2min，随后取出，控干多余的浸泡液，置于烘箱中完全烘干，烘箱温度为80
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120℃；步骤四，将多孔导电基材的气流出口方向浸入稀释后的ptfe乳液中，浸入位置到约三分之一位置处，保持1
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2min，随后取出，控干多余的浸泡液，置于烘箱中完全烘干，烘箱温度为80
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120℃；经三步式浸泡得到气体扩散层基底层(1)沿气流方向逐步增加的疏水梯度，进口处疏水梯度控制在2％
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10％之间，中间段疏水梯度控制在5％
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15％之间，出口处疏水梯度控制在10％
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20％之间；步骤五，在基底层(1)上涂覆碳浆形成微孔层(2)。5.根据权利要求4所述的一种均衡燃料电池内部水平衡的气体扩散层，其特征在于：所述碳浆由溶剂、分散剂、碳粉、疏水剂、成孔剂组成。6.根据权利要求5所述的一种均衡燃料电池内部水平衡的气体扩散层，其特征在于：所述碳粉包括碳黑、碳纤维、活性碳、碳纳米管、石墨、氧化石墨、还原氧化石墨、石墨烯、富勒烯中的一种或多种。7.根据权利要求5所述的一种均衡燃料电池内部水平衡的气体扩散层，其特征在于：所述疏水剂包括聚四氟乙烯乳液、四氟乙烯与六氟丙烯的共聚物乳液、聚偏氟乙烯乳液、聚三氟氯乙烯悬浮液中的一种或多种。8.根据权利要求5所述的一种均衡燃料电池内部水平衡的气体扩散层，其特征在于：所述成孔剂包括碳酸铵、碳酸氢铵、碳酸锂中的一种或者多种。9.根据权利要求5所述的一种均衡燃料电池内部水平衡的气体扩散层，其特征在于：所
述分散剂包括可溶型淀粉、海藻酸钠，琼胶、阿拉伯胶、黄蓍胶、瓜尔胶、卡拉胶、果胶、卡拉胶、明胶、干酪素、壳聚糖、黄原胶、结冷胶、透明质酸、羧甲基纤维素钠，羟丙基甲基纤维素，羟乙基纤维素，羟丙基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚氧化乙烯、聚马来酸酐、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸及其共聚物、聚丙烯酰胺、聚乙烯胺中的一种或者多种。10.根据权利要求4所述的一种均衡燃料电池内部水平衡的气体扩散层，其特征在于，所述微孔层(2)的制备方法包含以下步骤：步骤a，准备三种不同成分比例的碳浆：第一种碳浆的疏水剂比例最低且不含成孔剂，疏水剂比例为15
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20％；第二种碳浆的疏水剂比例适中且包含一定比例的成孔剂，疏水剂比例为20％
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30％，成孔剂质量为碳粉质量的10％
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50％；第三种碳浆的疏水剂比例最高且包含较高比例的成孔剂，疏水剂比例为25％
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40％，成孔剂质量为碳粉质量的25％
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100％；步骤b，将基底层(1)按照梯度方向放置，将第一种碳浆涂敷在进口端，第二种碳浆涂敷在中间部分，第三种碳浆涂敷在出口段，碳浆厚度为25
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50μm；步骤c，涂敷完成放置在烘箱中烘干，烘箱温度设定在50
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120℃；步骤d，烘干完成后放置在烧结炉中进行30min高温烧结，烧结温度设定在350
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380℃，随后降至室温并取出。
技术总结
本发明涉及一种均衡燃料电池内部水平衡的气体扩散层及制备方法，所述气体扩散层包括多孔导电基材和导电碳粉微孔层，涉及燃料电池领域；燃料电池气体扩散层基底层经疏水剂处理，具有沿气流方向逐渐提高的疏水梯度；燃料电池气体扩散层微孔层由导电碳粉和疏水材料制成，在结构上有沿气流方向逐渐增加的疏水梯度和孔隙梯度。本发明设计的沿气流方向增加的疏水梯度和孔隙梯度可有效增加燃料电池气流进口方向的保湿能力和气流出口方向的排水效率，一方面保证气流进口方向质子膜的充分润湿，另一方面防止气流出口方向的水淹，提高整个燃料电池内部的水平衡，提高电池的输出性能。能。能。
技术研发人员：朱凤鹃 韩爱娣 王一鑫 王献坡 李恒 方平 沈逸东
受保护的技术使用者：浙江唐锋能源科技有限公司
技术研发日：2021.06.22
技术公布日：2021/10/7