[发明专利]一种多层挤出制备燃料电池梯度气体扩散层碳膜的方法

权利要求书

1.一种多层挤出制备燃料电池梯度气体扩散层碳膜的方法，其特征在于，制备的具体过程为：

（1）先将氯化钠与发泡剂送入涡旋气流粉碎机，在主轴转速为4000~4500r/min下研磨20~30min，使发泡剂均匀裹覆于氯化钠颗粒表面，然后将制得的裹覆发泡剂的氯化钠经三级旋风分离器分为三个粒径等级：20~30μm、10~15μm、3~5μm，备用；

（2）将步骤（1）得到的粒径为20~30μm的裹覆发泡剂的氯化钠、碳纤维、聚合物、木质纤维、分散剂加入高速混合机，以1000~2000r/min的转速混合分散10~20min，得到A料；

（3）将步骤（1）得到的粒径为10~15μm的裹覆发泡剂的氯化钠、多孔碳黑、聚合物、分散剂加入高速混合机，以1000~2000r/min的转速混合分散10~20min，得到B料；

（4）将步骤（1）得到的粒径为3~5μm的裹覆发泡剂的氯化钠、石墨、石墨烯、聚合物、分散剂加入高速混合机，以1000~2000r/min的转速混合分散10~20min，得到C料；

（5）将步骤（2）得到的A料、步骤（3）得到的B料、步骤（4）得到的C料按照质量比3：2：1分别加入三层共挤挤出机的下层挤出机、中层挤出机、上层挤出机中，经共挤模头复合、微发泡、双向拉伸，得到由下到上依次为A-B-C的微发泡共挤膜；

（6）先将步骤（5）得到的微发泡共挤膜浸入清水中20~30min溶解除脱微米级氯化钠颗粒，清洗、辊压平整、干燥、卷取，得到燃料电池梯度气体扩散层碳膜。

2.根据权利要求1所述一种多层挤出制备燃料电池梯度气体扩散层碳膜的方法，其特征在于：所述发泡剂为偶氮二甲酰胺、偶氮胺基苯、偶氮异丁腈、苯磺酰肼、对甲苯磺酰肼中的至少一种。

3.根据权利要求1所述一种多层挤出制备燃料电池梯度气体扩散层碳膜的方法，其特征在于：所述聚合物为聚四氟乙烯、聚砜、聚醚醚酮、超高分子量聚乙烯中的至少一种。

4.根据权利要求1所述一种多层挤出制备燃料电池梯度气体扩散层碳膜的方法，其特征在于：所述分散剂为聚乙烯蜡、硬脂酸中的至少一种。

5.根据权利要求1所述一种多层挤出制备燃料电池梯度气体扩散层碳膜的方法，其特征在于：步骤（1）中，按重量份计，其中：氯化钠100份、发泡剂2份。

6.根据权利要求1所述一种多层挤出制备燃料电池梯度气体扩散层碳膜的方法，其特征在于：步骤（2）中，按重量份计，其中：粒径为20~30μm的裹覆发泡剂的氯化钠5~8份、碳纤维30~35份、聚合物45~59份、木质纤维5~10份、分散剂1~2份。

7.根据权利要求1所述一种多层挤出制备燃料电池梯度气体扩散层碳膜的方法，其特征在于：步骤（3）中，按重量份计，其中：粒径为10~15μm的裹覆发泡剂的氯化钠5~8份、多孔碳黑35~40份、聚合物50~59份、分散剂1~2份。

8.根据权利要求1所述一种多层挤出制备燃料电池梯度气体扩散层碳膜的方法，其特征在于：步骤（4）中，按重量份计，其中：粒径为3~5μm的裹覆发泡剂的氯化钠5~8份、石墨20~25份、石墨烯15~20份、聚合物45~59份、分散剂1~2份。

9.根据权利要求1所述一种多层挤出制备燃料电池梯度气体扩散层碳膜的方法，其特征在于：步骤（5）所述下层挤出机、中层挤出机、上层挤出机均为双螺杆挤出机，螺杆直径均为30~50mm，长径比均为40~50；下层挤出机的螺杆转速为270~290r/min，中层挤出机的螺杆转速为300~320r/min，上层挤出机的螺杆转速为310~330 r/min；双向拉伸的纵向拉伸拉伸比为6~8，横向拉伸拉伸比为3~5。