[发明专利]燃料电池电极多孔扩散层材料碳纤维纸的制备工艺

摘要

本发明涉及燃料电池电极多孔扩散层材料领域，具体为一种燃料电池电极多孔扩散层制造用基础材料碳纤维纸的制备工艺，碳纤维纸可以在普通抄纸机生产线上实现批量生产，且满足制造燃料电池多孔扩散层电极的需要。该工艺包括：（1）短切碳纤维的表面处理；（2）导电碳黑的表面处理；（3）原木浆与水比例为5-15%，将原木浆打碎放入磨浆池等步骤。本发明生产的碳纤维纸可以达到多孔扩撒层材料制造要求，可以在电极中起到支撑催化剂层和稳定电极结构的作用均匀，还具备为电极反应提供气体通道、电子通道和排水通道等功能，具有多孔的结构，优异的造气性，低电阻率，高导电率，具有一定的机械强度、化学稳定性和热稳定性。

主权项

一种燃料电池电极多孔扩散层材料碳纤维纸的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：（1）短切碳纤维的表面处理将短切碳纤维在丙酮、乙醇和水的混合液浸泡2‑3小时，按重量比计，丙酮：乙醇：水＝1:1:20，然后捞出淋干液体；将短切碳纤维倒入容器，并加入占短切碳纤维总重量0.1‑0.3%的分散剂，进行1000‑3000转/分钟的高速分离搅拌，时间0.5‑2小时；（2）导电碳黑的表面处理将导电碳黑在浓度为5wt%的乙醇水溶液中浸泡3‑4小时后，与乙醇水溶液一同导入磨浆池；（3）将原木浆放入碎浆机中，原木浆与水比例为5‑15％，将原木浆打碎放入磨浆池；（4）将处理过的导电碳黑与原木浆按重量比1:（1‑2），加入步骤（2）和步骤（3）所得原料到磨浆池中，并加入总重量1/3的短切碳纤维；然后，进行第一次浆内施胶，加入占短切碳纤维总重量0.2‑0.4%的阳离子淀粉，开动磨浆设备满负荷电流磨浆1‑2小时，当叩解度达30‑40°SR时，并且观察看不到短切碳纤维后，将磨浆机放开，电流减少一半，倒入所剩短切碳纤维总重量的一半，并加入所加短切碳纤维重量1倍的水，继续磨浆1‑2小时后，将磨浆机完全放开，将电流放至最小，将所剩短切碳纤维全部倒入磨浆机，并加入所倒短切碳纤维1倍的水，进行第二次施胶，加入占短切碳纤维总重量0.1‑0.3%的阳离子淀粉；（5）继续磨浆20‑40分钟后，全部放入成浆池，并添加放入成浆池中物质总重量4‑6倍的水，开动搅拌器，加入助留剂，助留剂占加水后总重量的1‑3%，搅拌均匀后得成浆，以备造纸机抄纸；（6）造纸机带水运行，将造纸机中的毛毡润湿，待造纸机的烘缸达到80‑90℃时，将造纸机调到所需的转速1000‑3000转/分钟；这时，将成浆打到一个高位箱，并将水打到另一高位箱，打开两个高位箱阀门，同时在混浆箱中按重量比1:1.5‑2的浆与水混合后，放入造纸机的网箱，并开 始抄纸烘干、成卷，得到碳纤维纸。