[发明专利]一种气体扩散层及其制备方法与燃料电池

权利要求书

1.一种气体扩散层，其特征在于，所述气体扩散层包括层叠设置的纤维骨架层和多孔层；

所述多孔层包括间隔分布的透气材料和导水材料。

2.根据权利要求1所述的气体扩散层，其特征在于，所述纤维骨架层包括石墨化碳纤维；

优选地，所述纤维骨架层为经过改性处理的纤维骨架层，所述改性处理包括依次进行的浸胶处理和高温固化；

优选地，所述纤维骨架层的孔隙率为75-95％。

3.根据权利要求1或2所述的气体扩散层，其特征在于，所述透气材料的制备原料包括导电剂、疏水剂、有机溶剂、造孔剂和分散剂；

优选地，所述导电剂、疏水剂、有机溶剂、造孔剂和分散剂的质量比为(2-5):(1-2):(3-5):(0.1-0.5):(0.2-1)；

优选地，所述导电剂包括导电炭黑、石墨烯、乙炔黑、碳纳米管中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述疏水剂包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚氯三氟乙烯、四氯乙烯-乙烯共聚物或四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述有机溶剂包括N-甲基吡咯烷酮、甲醇、乙醇、丙酮、环乙烷、乙酸乙酯、三乙醇胺、异丙醇或正丁醇中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述造孔剂包括碳酸氢铵、氯化铵、碳酸铵或氮化硅中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述分散剂包括聚乙烯醇、氧化聚乙烯均聚物、乙烯－丙烯酸共聚物或乙烯－醋酸乙烯共聚物中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述透气材料的厚度为10-50μm。

4.根据权利要求1-3任一项所述的气体扩散层，其特征在于，所述导水材料的制备原料包括导电剂、疏水剂、有机溶剂、造孔剂和分散剂；

优选地，所述导电剂、疏水剂、有机溶剂、造孔剂和分散剂的质量比为(0.5-5):(0.5-3):(3-5):(0.1-0.5):(0.3-0.5)；

优选地，所述导电剂包括导电炭黑、石墨烯、乙炔黑、碳纳米管中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述疏水剂包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚氯三氟乙烯、四氯乙烯-乙烯共聚物或四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述有机溶剂包括N-甲基吡咯烷酮、甲醇、乙醇、丙酮、环乙烷、乙酸乙酯、三乙醇胺、异丙醇或正丁醇中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述造孔剂包括碳酸氢铵、氯化铵、碳酸铵或氮化硅中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述分散剂包括聚乙烯醇、氧化聚乙烯均聚物、乙烯－丙烯酸共聚物或乙烯－醋酸乙烯共聚物中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述导水材料的厚度为25-100μm。

5.根据权利要求1-4任一项所述的气体扩散层，其特征在于，所述气体扩散层的面密度为30-60g/cm²。

6.一种根据权利要求1-5任一项所述气体扩散层的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

(1)固定纤维骨架层，得到骨架层；

(2)在步骤(1)所得骨架层上印刷导水材料，得到复合层；

(3)在步骤(2)所得复合层上印刷透气材料，得到气体扩散层。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述导水材料由如下方法制备得到：

按配方量混合导电剂、疏水剂、有机溶剂、造孔剂和分散剂，60-120r/min搅拌4-6h，制备浆液；20-30℃下，以不超过60r/min的转速搅拌所得浆液不超过2h，得到所述导水材料。

8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述透气材料由如下方法制备得到：

按配方量混合导电剂、疏水剂、有机溶剂、造孔剂和分散剂，60-120r/min搅拌3-5h，制备浆液；20-30℃下，以不超过60r/min的转速搅拌所得浆液不超过2h，得到所述透气材料。