[发明专利]一种用于二氧化碳还原的梯度微孔层气体扩散层及其制备方法

权利要求书

1.一种用于二氧化碳还原的梯度微孔层气体扩散层，其特征在于，所述气体扩散层包括基底层和梯度微孔层；所述梯度微孔层包括沿其厚度方向上具有不同亲疏水性的多个微孔子层；沿远离基底层的方向各所述微孔子层的疏水性呈梯度减小趋势。

2.根据权利要求1所述用于二氧化碳还原的梯度微孔层气体扩散层，其特征在于，所述微孔子层包括导电材料和疏水剂组成。

3.根据权利要求1所述用于二氧化碳还原的梯度微孔层气体扩散层，其特征在于，所述基底层为碳布、碳纸、泡沫镍、泡沫钛、钛纤维烧结毡中的一种。

4.根据权利要求2所述气体扩散层的微孔子层，其特征在于，所述导电材料为导电碳黑、碳粉、碳纤维、碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯、纳米石墨粉中的一种或多种以任意比例混合构成的混合物。

5.根据权利要求2所述气体扩散层的微孔子层，其特征在于，所述疏水剂为聚四氟乙烯、偏四氟乙烯、聚偏三氟乙烯、聚偏二氟乙烯、氟化乙丙烯、乙烯/四氟乙烯共聚物中的一种或多种以任意比例混合构成的微粉、溶液或乳液。

6.根据权利要求1所述气体扩散层的梯度微孔层，其特征在于，微孔子层的数量为双层或三层。

7.一种根据权利要求1所述的用于二氧化碳还原的梯度微孔层气体扩散层的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1、将基底层浸入疏水剂乳液中并干燥至恒重，得到基底层；

S2、将不同含量导电材料、疏水剂乳液与分散剂混合，充分搅拌得到乳液Ⅰ、乳液Ⅱ、乳液Ⅲ；

S3、将S2所述乳液Ⅰ、乳液Ⅱ、乳液Ⅲ中的至少两种乳液按照乳液Ⅰ、乳液Ⅱ、乳液Ⅲ的先后顺序依次沉积至S1所得基底层的一侧；每沉积一种浆料后，均在50-80℃下干燥至恒重，得到双层或三层梯度微孔层气体扩散层前驱体；

S4、将S3所述梯度微孔层气体扩散层前驱体进行热处理，得到梯度微孔层气体扩散层。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述乳液Ⅰ中导电材料与疏水剂的质量比为1:0.66～1:1.5；所述乳液Ⅱ中导电材料与疏水剂的质量比为1:0.12～1:0.66；所述乳液Ⅲ中导电材料与疏水剂的质量比为1:0.05～1:0.12。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，制备双层梯度微孔层气体扩散层时，乳液Ⅰ、乳液Ⅱ、乳液Ⅲ中的任意两种在基底层上沉积的导电剂担载量相同；在制备三层梯度微孔层气体扩散层时，乳液Ⅰ、乳液Ⅱ、乳液Ⅲ在基底层上沉积的导电剂担载量相同。

10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述热处理为：从室温升温到245℃，升温时间30～60min；在245℃下保温30～60min；从245℃升温到345℃，升温时间30～60min；在345℃下保温30～60min；冷却到室温，冷却时间60～120min。