具有双级孔隙区域微孔层的气体扩散层及其制备和应用的制作方法

文档序号:39778301发布日期:2024-10-29 16:47阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种具有双级孔隙区域微孔层的气体扩散层,其特征在于,包括微孔层(3)和基底层(2),所述微孔层(3)附着于基底层(2)表面,所述微孔层(3)包括致密区(6)和大孔区(7),所述致密区(6)和大孔区(7)周期性间隔分布,所述致密区(6)和大孔区(7)均为微米级限域结构,所述致密区(6)和大孔区(7)均与基底层(2)表面直接相接。

2.根据权利要求1所述的一种具有双级孔隙区域微孔层的气体扩散层,其特征在于,所述微孔层(3)的厚度范围为10~100μm,所述致密区(6)和大孔区(7)的宽度范围均为5~50μm,所述致密区(6)的峰值孔径范围为0~1μm,所述大孔区(7)的峰值孔径范围为0.5~10μm。

3.根据权利要求1所述的一种具有双级孔隙区域微孔层的气体扩散层,其特征在于,所述基底层(2)为碳纤维纸或碳纤维布,所述基底层(2)的厚度范围为100~300μm;

4.根据权利要求3所述的一种具有双级孔隙区域微孔层的气体扩散层,其特征在于,所述碳粉材料选自乙炔黑、石墨化碳黑、碳纳米管、碳纳米纤维或石墨烯中的任意一种或多种组合;

5.一种如权利要求1-4中任一所述的具有双级孔隙区域微孔层的气体扩散层的制备方法,其特征在于,具体步骤如下:

6.根据权利要求5所述的一种具有双级孔隙区域微孔层的气体扩散层的制备方法,其特征在于,步骤s1中,所述去离子水的添加量为碳粉材料质量的10-25倍,所述添加剂质量为碳粉材料质量的5%-50%;

7.根据权利要求5所述的一种具有双级孔隙区域微孔层的气体扩散层的制备方法,其特征在于,步骤s3中,所述粘结剂的添加量为碳粉材料质量的10%-70%,所述搅拌时间为2~5h;

8.根据权利要求7所述的一种具有双级孔隙区域微孔层的气体扩散层的制备方法,其特征在于,所述热处理的流程为:先在10-200℃的温度下加热5-30分钟,然后使用激光烧蚀处理,脉宽为600ps到4ns,设置激光密度在0.5mj/cm2到4.1mj/cm2,扫描间距5-50μm,速度为200-500mm/s,面扫,再升温至300-400℃加热0.5-2h。

9.一种具有双级孔隙区域微孔层的气体扩散层的应用,将权利要求1-4中任一所述的气体扩散层(1)应用于质子交换膜燃料电池中。

10.根据权利要求9所述的一种具有双级孔隙区域微孔层的气体扩散层的应用,其特征在于,所述质子交换膜燃料电池由催化层(4)、质子交换膜(5)、气体扩散层(1)以及双极板组成,所述催化层(4)附着在质子交换膜(5)上,气体扩散层(1)位于催化层(4)和双极板之间,所述基底层(2)附着于双极板的表面,所述微孔层(3)与催化层(4)相接,所述微孔层(3)的致密区(6)和大孔区(7)均与催化层(4)表面直接相接;


技术总结
本发明涉及一种具有双级孔隙区域微孔层的气体扩散层及其制备和应用,涉及质子交换膜燃料电池关键材料领域,包括微孔层和基底层,其中微孔层附着在基底层表面,微孔层包括致密区和大孔区,致密区和大孔区周期性间隔分布。致密区和大孔区均为微米级限域结构。致密区和大孔区均与基底层表面直接相接。微孔层表面具有规律分布的5‑30μm宽度的致密区和大孔区。本发明的制备方法是在基底层上制备微孔层,微孔层由碳粉材料、粘接剂及添加剂构成。采用本发明的方法制备气体扩散层在保证导电性的同时提高传质效果,从而提高膜电极发电性能,制备工艺简单,绿色,可一次性制备大面积气体扩散层,又保证了电极生产效率。

技术研发人员:王英,林瑞,娄明宇,贾少武,贾古寨
受保护的技术使用者:中汽创智科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/10/28
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