质子交换膜燃料电池平整无裂纹低碳载量微孔层的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种质子交换膜燃料电池平整无裂纹低碳载量微孔层的制备方法，属于燃料电池材料技术领域。微孔层料通常由导电碳粉、分散剂和憎水剂组成。降低微孔层的碳载量能够有效降低微孔层的厚度，从而减小传质阻力。裂纹是微孔层退化的起始位置，降低粗糙度以降低膜的机械损伤和界面水积聚问题，平整无裂纹的微孔层能够提高电池的耐久性。本发明专利技术微孔层制备方法如下：通过球磨罐将导电碳粉进行研磨，加入适量分散剂继续进行研磨分散，加入憎水剂乳液，并通过超声分散，形成分布均匀的微孔层浆料。将高固含量浆料刮涂于清洁的碳纸上，以减少向碳纸中的渗入，再将低固含量浆料超声喷涂其上，室温干燥，烧结形成平整无裂纹低碳载量的微孔层。

Method for preparing proton exchange membrane fuel cell smooth and crack free low-carbon load microporous layer

The invention provides a preparation method of a proton exchange membrane fuel cell smooth, no crack and low carbon loading microporous layer, belonging to the fuel cell material technology field. Microporous layer material is usually composed of conductive carbon powder, dispersant and hydrophobic agent. Reducing the carbon content of the microporous layer can effectively reduce the thickness of the microporous layer, thereby reducing the mass transfer resistance. Crack is the starting point of the degradation of the micro porous layer, reducing the roughness to reduce the mechanical damage of the membrane and the accumulation of water on the interface. The formation of the micro porous layer without cracks can improve the durability of the battery. The invention of micro porous layer preparation method is as follows: through ball milling tank will grind conductive toner, adding dispersant to grinding dispersion, adding water repellent emulsion, and through ultrasonic dispersion, uniform distribution of the formation of microporous layer slurry. The high solid content in slurry scraping to clean the carbon paper, carbon paper to reduce to the infiltration of the low solid content of the slurry on the ultrasonic spray drying at room temperature, sintering, forming a flat crack free microporous layer of low carbon load.

【技术实现步骤摘要】
质子交换膜燃料电池平整无裂纹低碳载量微孔层的制备方法
本专利技术涉及一种质子交换膜燃料电池平整无裂纹低碳载量微孔层的制备方法，属于燃料电池材料

技术介绍
质子交换膜燃料电池的核心组件膜电极通常包括质子交换膜、阴阳极两侧的催化层、阴阳极两侧的气体扩散层。气体扩散层通常包括基底层和微孔层层，因加入微孔层能显著改善电池的性能、稳定性和耐久性。基底层和微孔层均具有传输电流、输送和分配反应气、移除生成水的作用，通常两者均做憎水性处理以改善反应气和生成水的传输。典型的基底层为经聚四氟乙烯(PTFE)憎水处理的碳纸或碳布，孔径为几十到上百微米；典型的微孔层一般由碳粉和聚四氟乙烯组成，孔径为几十到几百纳米。加入微孔层一方面能够改善电池的水管理，另一方面也能够改善表面平整性，对膜提供机械保护，加强与催化层的电接触，降低接触电阻。一般以碳纸为支撑层，将碳粉、聚四氟乙烯均匀分散于分散剂中制备成微孔层浆料，通过超声喷涂、丝网印刷、刮刀涂布、线棒涂布等方法涂布于气体扩散层表面，烘干烧结制备出微孔层。液态水容易积聚在微孔层表面的缺陷(如裂纹)处，裂纹位置通常是微孔层发生退化的位置(“Improveme本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种质子交换膜燃料电池平整无裂纹低碳载量微孔层的制备方法，其特征在于，步骤如下：(1)将导电碳粉加入到球磨罐中，倒入磨球进行研磨，干磨5～10min；(2)将分散剂加入步骤(1)的球磨罐，湿磨3～5min，暂停3～5min，以此为一个循环，进行6～15个循环，得到初始浆液；(3)将憎水剂乳液加入初始浆液，控制温度在24℃以下，超声分散20～30min，得到所需质量分数的浆液；装瓶密封，贴上标签；(4)裁割碳纸，使用无水乙醇清洁、风干，称重；固定碳纸，通过刮涂法将步骤(3)得到的质量分数为5.5％～6.4％的浆液涂布于其表面，静置待浆料渗入碳纸，部分位置下渗明显，再次使用线棒涂布至无明显下渗点，...

【技术特征摘要】
1.一种质子交换膜燃料电池平整无裂纹低碳载量微孔层的制备方法，其特征在于，步骤如下：(1)将导电碳粉加入到球磨罐中，倒入磨球进行研磨，干磨5～10min；(2)将分散剂加入步骤(1)的球磨罐，湿磨3～5min，暂停3～5min，以此为一个循环，进行6～15个循环，得到初始浆液；(3)将憎水剂乳液加入初始浆液，控制温度在24℃以下，超声分散20～30min，得到所需质量分数的浆液；装瓶密封，贴上标签；(4)裁割碳纸，使用无水乙醇清洁、风干，称重；固定碳纸，通过刮涂法将步骤(3)得到的质量分数为5.5％～6.4％的浆液涂布于其表面，静置待浆料渗入碳纸，部分位置下渗明显，再次使用线棒涂布至无明显下渗点，风干称重；(5)将步骤(3)得到的质量分数为1.5％～4.0％的浆料超声喷涂于线棒涂布后的表面，风干称重，再次超声喷涂直至达到预期碳载量；(6)将...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨竹强，陈桂银，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21