[发明专利]气体扩散层及其制备方法、膜电极组件和燃料电池

权利要求书

1.一种气体扩散层，应用于燃料电池，其特征在于：所述气体扩散层为多层微孔结构，包括在第一方向上依次层叠排布的流道界面层、缓冲层、流体引导层和超微孔层；

其中，所述第一方向为所述燃料电池中反应气体的导流方向，所述流道界面层的孔隙率小于所述流体引导层的孔隙率且大于所述超微孔的孔隙率，所述缓冲层上设置有沿所述第一方向的孔隙率逐渐增加的孔隙率梯度；

所述流体引导层由碳纳米颗粒和碳纳米管混合而成，其中，所述碳纳米管在所述第一方向上贯通所述流体引导层，用于引导从所述超微孔层中进入所述流体引导层的水进入所述缓冲层；所述碳纳米颗粒的平均粒径为5-6μm，所述碳纳米管的平均管径为10-12μm。

2.如权利要求1所述气体扩散层，其特征在于：所述缓冲层包括在所述第一方向上层叠设置的多层第一纤维层，

其中，所述缓冲层的每层第一纤维层的孔隙率在所述第一方向上逐渐增加。

3.如权利要求2所述气体扩散层，其特征在于：所述缓冲层的每层第一纤维层均设置有第一涂层，

其中，所述缓冲层的每层第一纤维层的第一涂层的第一接触角沿所述第一方向逐渐变小。

4.如权利要求1所述气体扩散层，其特征在于：所述流道界面层包括在所述第一方向上层叠设置的多层第二纤维层，

其中，所述流道界面层的每层第二纤维层上均涂覆有第二涂层，且每层第二纤维层的第二涂层的第二接触角沿所述第一方向逐渐变大。

5.如权利要求1所述气体扩散层，其特征在于：所述超微孔层为碳颗粒烧结而成的多孔介质，其中，所述碳颗粒的平均粒径为2-3μm，所述超微孔层的平均孔径为5-6μm。

6.如权利要求1所述气体扩散层，其特征在于：所述超微孔层的厚度小于所述流体引导层的厚度，所述流体引导层的厚度小于所述缓冲层的厚度，所述缓冲层的厚度小于所述流道界面层的厚度。

7.如权利要求1-6任一项所述气体扩散层的制备方法，其特征在于：可分别对所述超微孔层、所述流体引导层、所述缓冲层和所述流道界面层进行分别加工后，再层叠压合在一起。

8.一种膜电极组件，其特征在于：依次层叠设置的阴极气体扩散层、阴极催化剂层、质子交换膜、阳极催化剂层和阳极气体扩散层；

其中，所述阴极气体扩散层为如权利要求1-6任一项所述的气体扩散层。

9.一种燃料电池，其特征在于：所述燃料电池包括如权利要求8所述的膜电极组件。