[发明专利]一种强韧性高导电型质子交换膜电池用碳纸材料

权利要求书

1.一种强韧性高导电型质子交换膜电池用碳纸材料，其特征在于具有制备步骤为：

（1）取碳纸并裁剪，按质量比1∶10，将裁剪后的碳纸浸泡至浸泡液中，保温水浴加热，静置冷却至室温，过滤并收集浸泡后的碳纸，洗涤、干燥得改性碳纸；按质量比1∶1，将1，3-二氧戊环与二甲苯搅拌混合并静置，得溶解溶剂，再按质量比1∶20，将聚二甲基硅氧烷添加至溶解溶剂中，搅拌溶解并超声分散收集分散溶解液并按质量比1∶15，将改性碳纸添加至分散溶解液中，搅拌混合并浸泡3～5h，过滤并收集滤饼，再淋洗处理并干燥，得刻蚀包覆改性碳纸；

（2）按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、1～2份硫酸锰、1～2份过硫酸铵和1～2份硫酸铵添加至烧杯中，搅拌混合并水热保温反应，得混合反应液并过滤，收集滤饼并洗涤、干燥得反应物；再按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、1～2份多巴胺和1～2份反应物置于烧杯中，搅拌混合并调节pH至8.5，搅拌混合并保温反应，静置冷却至室温并过滤，收集滤饼并置于管式气氛炉中，通氩气排除空气，待通入完成后，干燥处理并升温加热、保温煅烧，得改性复合颗粒；

（3）按重量份数计，分别称量45～50份石墨烯水悬浮液、1～2份改性复合颗粒和45～50份去离子水，搅拌混合并置于研钵中研磨分散，收集分散浆液并置于125～150℃下水热反应10～12h，得水热凝胶液；再按重量份数计，分别称量45～50份无水乙醇、1～2份聚乙烯醇缩丁醛和10～15份水热凝胶液，搅拌混合并将刻蚀包覆改性碳纸浸泡至水热凝胶液中，浸泡处理并干燥，用酚醛树脂溶液淋洗后，干燥收集得干燥包覆改性碳纸，将其置于平板硫化机中，压制成型后，高温处理，即可制备得所述的强韧性高导电型质子交换膜电池用碳纸材料。

2.根据权利要求1所述的一种强韧性高导电型质子交换膜电池用碳纸材料，其特征在于：所述的浸泡液制备步骤为按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、10～15份质量分数25％硫酸和1～2份高锰酸钾置于烧杯中，搅拌混合得浸泡液。

3.根据权利要求1所述的一种强韧性高导电型质子交换膜电池用碳纸材料，其特征在于：所述的淋洗处理为用质量分数0.01％氢氟酸溶液淋洗1～2次。

4.根据权利要求1所述的一种强韧性高导电型质子交换膜电池用碳纸材料，其特征在于：所述的水热保温反应为在200～250℃下保温反应80～90h。

5.根据权利要求1所述的一种强韧性高导电型质子交换膜电池用碳纸材料，其特征在于：所述的调节pH至8.5采用的是质量分数1％氨水。

6.根据权利要求1所述的一种强韧性高导电型质子交换膜电池用碳纸材料，其特征在于：所述的氩气通入速率为20～30mL/min。

7.根据权利要求1所述的一种强韧性高导电型质子交换膜电池用碳纸材料，其特征在于：所述的干燥处理并升温加热、保温煅烧为在100～110℃下干燥至恒重后，按5℃/min升温至750～850℃，保温煅烧3～5h。

8.根据权利要求1所述的一种强韧性高导电型质子交换膜电池用碳纸材料，其特征在于：所述的石墨烯水悬浮液浓度为质量分数1％。

9.根据权利要求1所述的一种强韧性高导电型质子交换膜电池用碳纸材料，其特征在于：所述的压制成型为在固化温度165～170℃、10～15MPa下压制成型。

10.根据权利要求1所述的一种强韧性高导电型质子交换膜电池用碳纸材料，其特征在于：所述的高温处理为在2750～2800℃下高温处理15～20min。