[发明专利]具有微孔层的扩散介质

权利要求书

1.用于制备在PEM燃料电池中使用的扩散介质的方法，包括：

将包含第一氟碳聚合物、表面活性剂和溶剂的聚合物组合物施加于导电多孔衬底的至少一个表面以形成具有两个侧面的涂覆片材形式的涂覆的衬底；

从该涂覆的衬底除去溶剂并且不除去该表面活性剂；

此后，将包含碳颗粒和第二氟碳聚合物的微孔层施加于所述涂覆的衬底；和

然后，对所述衬底在足以除去表面活性剂并烧结第一和第二氟碳聚合物的温度下加热，

其中在除去溶剂和施加微孔层之间没有进行烧结。

2.权利要求1所述的方法，其中所述衬底包括碳纤维基材料。

3.权利要求1所述的方法，其中除去溶剂包括在室温以上进行加热。

4.权利要求1所述的方法，其中除去溶剂包括将所述衬底暴露于红外辐射。

5.权利要求3所述的方法，其中所述衬底的一个侧面在加热期间被封闭。

6.权利要求3所述的方法，其中所述衬底的两个侧面均在加热期间敞开。

7.权利要求4所述的方法，其中所述衬底的一个侧面在暴露于红外辐射期间被封闭。

8.权利要求4所述的方法，其中所述衬底的两个侧面均在暴露于红外辐射期间敞开。

9.权利要求4所述的方法，包括连续的过程。

10.权利要求1所述的方法，其中所述第一氟碳聚合物包括聚四氟乙烯。

11.权利要求1所述的方法，其中所述第二氟碳聚合物包括聚四氟乙烯。

12.权利要求1所述的方法，其中所述微孔层包括乙炔黑和聚四氟乙烯。

13.权利要求1所述的方法，包括在高于290℃加热衬底以除去该表面活性剂并烧结该氟碳聚合物。

14.权利要求1所述的方法，包括连续的过程。

15.权利要求1所述的方法，其中除去溶剂包括在涂覆的衬底保持与含有开口的图案元件接触时，蒸发溶剂，且其中该第一氟碳聚合物在该溶剂蒸发时沉积在所述开口处。

16.权利要求1所述的方法，包括将第一氟碳聚合物以图案形式施加到片材表面上，并将微孔层施加到另一表面上。

17.一种燃料电池，其包括至少一种由权利要求1所述的方法制备的扩散介质。

18.一种燃料电池，其包括至少一种由权利要求4所述的方法制备的扩散介质。

19.一种燃料电池，包括：

阳极；

阴极；

放置于所述阴极和阳极之间的质子交换膜；

邻近阴极的阴极流场；

邻近阳极的阳极流场；和

放置于阴极和阴极流场之间的扩散介质，该扩散介质包括含有朝向该阴极的微孔层的第一表面和暴露于该流场的第二表面，

其中所述扩散介质由如下方法制得，包括将包含第一氟碳聚合物、表面活性剂和溶剂的组合物施加于导电多孔衬底上，从该衬底除去该溶剂并且不除去该表面活性剂，将包含碳颗粒和第二氟碳聚合物颗粒的微孔层施加于所述衬底上，并对所述衬底在足以除去该表面活性剂并烧结第一和第二氟碳聚合物的温度下加热，其中在除去该溶剂和施加该微孔层之间没有进行烧结。

20.权利要求19所述的燃料电池，进一步包括放置于阳极和阳极流场之间的第二扩散介质，该第二扩散介质包括含有朝向该阳极的微孔层的第一表面和暴露于该阳极流场的第二表面，其中所述第二扩散介质由如下方法制得，包括将包含第一氟碳聚合物、表面活性剂和溶剂的组合物施加于导电多孔衬底上，从该衬底除去该溶剂并且不除去该表面活性剂，将包含碳颗粒和第二氟碳聚合物颗粒的微孔层施加到所述衬底上，并对所述衬底在足以除去表面活性剂并烧结第一和第二氟碳聚合物的温度下加热，其中在除去该溶剂和施加该微孔层之间没有进行烧结。

21.权利要求19所述的燃料电池，其中除去溶剂包括将所述衬底暴露于红外辐射。

22.一种燃料电池组，包括多个权利要求19所述的燃料电池。

23.一种燃料电池组，包括多个权利要求20所述的燃料电池。