[发明专利]一种气体扩散层、及其制备方法和用途有效
| 申请号： | 201910672135.5 | 申请日： | 2019-07-24 |
| 公开（公告）号： | CN112310413B | 公开（公告）日： | 2022-03-08 |
| 发明（设计）人： | 周小春;卫俊 | 申请（专利权）人： | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 |
| 主分类号： | H01M4/86 | 分类号： | H01M4/86;H01M8/0234;H01M8/0245;H01M4/88 |
| 代理公司： | 北京品源专利代理有限公司 11332 | 代理人： | 巩克栋 |
| 地址： | 215123 江苏省苏州市*** | 国省代码： | 江苏;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 一种 气体 扩散 及其 制备 方法 用途 | ||
1.一种气体扩散层，其特征在于，所述气体扩散层包括支撑层和依次设置于所述支撑层表面的复合碳材料扩散层和微孔层，所述微孔层包括碳粉；
所述支撑层为多孔材料，所述复合碳材料扩散层包括碳纳米管和碳纤维；
所述支撑层为柔性碳膜、碳纳米管膜、石墨烯膜或碳纤维毡中的任意一种；
所述支撑层的孔隙率为70～85％，所述支撑层中孔的形貌还包括第一孔与分布于所述第一孔内的n个第二孔，n≥1，所述第一孔为非贯穿性的孔，所述第二孔为贯穿性的孔，所述支撑层中孔的形貌包括圆孔、矩形孔和菱形孔中的任意一种或至少两种的组合。
2.如权利要求1所述的气体扩散层，其特征在于，所述支撑层的厚度50μm。
3.如权利要求1所述的气体扩散层，其特征在于，所述支撑层中孔的孔径5μm。
4.如权利要求1所述的气体扩散层，其特征在于，所述支撑层中孔的孔径为15～22μm。
5.如权利要求1所述的气体扩散层，其特征在于，所述复合碳材料扩散层的厚度为10～60μm。
6.如权利要求1所述的气体扩散层，其特征在于，所述复合碳材料扩散层中，碳纳米管和碳纤维质量比为10～3:1～5。
7.如权利要求1所述的气体扩散层，其特征在于，所述碳纳米管包括单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、石墨化碳纳米管和羧基化碳纳米管中的任意一种或至少两种的组合。
8.如权利要求1所述的气体扩散层，其特征在于，所述碳纤维包括PP碳纤维、PE短纤维、PVA短纤维、LM聚酯短纤维、纤维素短纤维和沥青基碳纤维中的任意一种或至少两种的组合。
9.如权利要求1所述的气体扩散层，其特征在于，所述复合碳材料扩散层的孔隙率为60％～90％。
10.如权利要求1所述的气体扩散层，其特征在于，所述微孔层的孔隙率为50％～80％。
11.如权利要求1所述的气体扩散层，其特征在于，所述微孔层中碳粉的担载量为0.2mg/cm2～0.8mg/cm2。
12.如权利要求1所述的气体扩散层，其特征在于，所述碳粉包括乙炔黑、活性炭和石墨粉中的任意一种或至少两种的组合。
13.一种如权利要求1-12之一所述气体扩散层的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
在支撑层上涂覆复合碳材料浆料，得到复合碳材料扩散层，然后再涂覆疏水浆料，得到微孔层，煅烧得到气体扩散层。
14.如权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述支撑层的制备过程包括：将柔性碳膜造孔，然后除去柔性碳膜中的阳离子。
15.如权利要求14所述的制备方法，其特征在于，所述柔性碳膜造孔的方式包括激光打孔、化学造孔和硅板压孔中的任意一种或至少两种的组合。
16.如权利要求14所述的制备方法，其特征在于，所述柔性碳膜为碳纳米管膜、石墨烯膜或碳纤维毡中的任意一种。
17.如权利要求14所述的制备方法，其特征在于，所述柔性碳膜中阳离子的除去方式为酸洗。
18.如权利要求17所述的制备方法，其特征在于，所述酸洗为采用硫酸浸泡。
19.如权利要求18所述的制备方法，其特征在于，所述硫酸的浓度为1～5mol/L。
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