[发明专利]一种燃料电池用碳纤维镶嵌陶瓷气体扩散层及制备方法

权利要求书

1.一种燃料电池用碳纤维镶嵌陶瓷气体扩散层的制备方法，其特征在于，将聚丙烯腈纤维利用氨基磺酸液浸泡疏松后，分别配制A浆料和B浆料，然后先将B浆料涂覆于衬底后，继续涂覆A浆料，经过瞬时向上处理，然后依次在空气气氛中热处理和真空条件下高温烧结，制得燃料电池用碳纤维镶嵌陶瓷气体扩散层，制备的具体步骤如下：

（1）将长度为1~2mm的聚丙烯腈纤维加入氨基磺酸水溶液中，充分浸泡疏松，然后烘干，得到疏松纤维；

（2）取步骤（1）制得的疏松纤维，与颗粒粒径为5~100nm的氧化铝粉末、硅酮粉加入固含量为10~15%的硅溶胶中，分散均匀，得到A浆料；

（3）取步骤（1）制得的疏松纤维，与颗粒粒径为10~15μm的氮化硼粉末、颗粒粒径为10~15μm的氧化铝粉末加入固含量为10~15%的硅溶胶中，分散均匀，得到B浆料；

（4）将步骤（3）得到的B浆料涂覆于氮化铝衬底上，然后涂覆步骤（2）得到的A浆料，自然放置后，以一定的加速度瞬时向上处理，利用不同粒径粉体沉降速率不同形成梯度涂层，同时，疏松的纤维在加速度作用下竖直整理，得到处理后的涂层；

（5）将步骤（4）得到的涂层在空气气氛中热处理，然后在真空条件下进行高温烧结，使得疏松的纤维碳化形成碳纤维，并镶嵌在微孔梯度陶瓷中，剥离衬底，即得燃料电池用碳纤维镶嵌陶瓷气体扩散层。

2.根据权利要求1所述一种燃料电池用碳纤维镶嵌陶瓷气体扩散层的制备方法，其特征在于：步骤（1）中各原料的重量份为，聚丙烯腈纤维20~40重量份、氨基磺酸水溶液60~80重量份；所述氨基磺酸水溶液的质量浓度为0.5~10%。

3.根据权利要求1所述一种燃料电池用碳纤维镶嵌陶瓷气体扩散层的制备方法，其特征在于：步骤（2）中各原料的重量份为，疏松纤维20~25重量份、氧化铝粉末15~18重量份、硅酮粉5~9重量份、硅溶胶48~60重量份。

4.根据权利要求1所述一种燃料电池用碳纤维镶嵌陶瓷气体扩散层的制备方法，其特征在于：步骤（3）中各原料的重量份为，疏松纤维20~25重量份、氮化硼粉末6~10重量份、氧化铝粉末14~18重量份、硅溶胶47~60重量份。

5.根据权利要求1所述一种燃料电池用碳纤维镶嵌陶瓷气体扩散层的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述A浆料的涂覆厚度为1~2mm，所述B浆料涂覆厚度为1~2mm。

6.根据权利要求1所述一种燃料电池用碳纤维镶嵌陶瓷气体扩散层的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述自然放置的时间为5~8min。

7.根据权利要求1所述一种燃料电池用碳纤维镶嵌陶瓷气体扩散层的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述瞬时向上处理的加速度为10~15m/s²。

8.根据权利要求1所述一种燃料电池用碳纤维镶嵌陶瓷气体扩散层的制备方法，其特征在于：步骤（5）所述热处理的温度为300~500℃，时间为30~40min。

9.根据权利要求1所述一种燃料电池用碳纤维镶嵌陶瓷气体扩散层的制备方法，其特征在于：步骤（5）所述高温烧结的温度为1200~1400℃，时间为1~2h。

10.权利要求1~9任一项所述制备方法制备得到的燃料电池用碳纤维镶嵌陶瓷气体扩散层。