[发明专利]一种气体扩散层用碳纸及其制备方法、燃料电池

权利要求书

1.一种气体扩散层用碳纸的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤：

对多孔碳材料进行粉碎处理，将多孔碳材料粉碎为粒径0.1~1um的颗粒，所述多孔碳材料的孔径范围为5~50nm，将多孔碳材料加入于熔融的中间相沥青中搅拌并溶胀15~30min，再高速剪切90~120min，保持温度为300℃~350℃，得到多孔碳材料改性的中间相沥青，所述多孔碳材料改性的中间相沥青中，多孔碳材料和中间相沥青的质量比为3~6：100；

将多孔碳材料改性的中间相沥青熔融并纺丝制备初生纤维膜；

将初生纤维膜进行预氧化，所述预氧化操作中，将初生纤维膜以3~6℃/min的速率升温至180~200℃，然后以0.5~2℃/min的速率升温至270~300℃，恒温保持30~60min，得到预氧化纤维膜；

将预氧化纤维膜在保护气氛下进行碳化处理和石墨化处理，所述碳化处理操作中，在保护气氛下将预氧化纤维膜6~10℃/min的速率升温至500~600℃，保温5~10min，然后以4~6℃/min的速率升温至1200~1400℃，保温30~40min；所述石墨化处理操作中，在保护气氛下，以20~40℃/min的速率升温至2800~3000℃，保温20~30min；使预氧化纤维膜中的纤维石墨化，得到多根碳纤维形成的三维交联的纤维膜；

由上述制备方法得到的气体扩散层用碳纸包括由多根碳纤维形成的三维交联的纤维膜，多根所述碳纤维之间形成有大孔，单根所述碳纤维的内部和表面均形成有多个微孔，所述微孔与所述大孔连通；

所述多孔碳材料选自三维石墨烯微孔碳；

所述碳纤维的直径为5~20um，所述多根碳纤维形成的三维交联的纤维膜的孔隙率为80%~90%。

2.根据权利要求1所述的气体扩散层用碳纸的制备方法，其特征在于，采用熔融喷纺或静电纺丝的方式制备所述初生纤维膜。

3.根据权利要求2所述的气体扩散层用碳纸的制备方法，其特征在于，采用静电纺丝的方式制备所述初生纤维膜，纺丝温度为300℃~350℃，纺丝电压为10~20kV，注射速度为0.3~0.8mm/h，接收板离喷丝口距离为10~20cm，初生纤维膜的厚度为0.5~0.8mm。

4.一种燃料电池，其特征在于，包括由权利要求1~3任意一项所述的制备方法制备得到的气体扩散层用碳纸。