金属燃料电池用防水透气层及其制备方法技术

本发明专利技术提出了金属燃料电池用防水透气层及其制备方法，其中制备方法包括：(1)将骨料、造孔剂、粘结剂和水进行混合，以便得到混合物料，骨料为陶瓷材料；(2)将混合物料进行陈化处理，以便得到陈化物料；(3)将陈化物料进行成型处理，以便得到坯体；(4)将坯体进行焙烧处理，以便得到微孔陶瓷；(5)利用聚二甲基硅烷有机溶液对微孔陶瓷进行浸渍处理并干燥；(6)将经过浸渍处理后的微孔陶瓷进行热处理，以便获得金属燃料电池用防水透气层。该方法具有工艺简单，易操作，成本低等优点，制备得到的金属燃料电池用防水透气层具有良好的化学稳定性、热稳定性以及抗机械能力，具有较好的工业应用前景。

Waterproof and breathable layer for metal fuel cell and preparation method thereof

The invention provides a waterproof permeable layer for metal fuel cell and a preparation method thereof, wherein the preparation method comprises: (1) mixing aggregate, pore-forming agent, binder and water in order to obtain a mixture of aggregates, aggregates as ceramic materials; (2) aging the mixture in order to obtain an aging material; (3) feeding the aged material into the mixture. The green body is processed to obtain the green body; (4) the green body is baked to obtain the microporous ceramics; (5) the microporous ceramics are impregnated and dried with the Polydimethylsilane organic solution; (6) the microporous ceramics after impregnation are heat treated to obtain the waterproof and permeable layer for the metal fuel cell. The method has the advantages of simple process, easy operation and low cost. The prepared waterproof permeable layer for metal fuel cell has good chemical stability, thermal stability and mechanical resistance, and has a good industrial application prospect.

【技术实现步骤摘要】
金属燃料电池用防水透气层及其制备方法
本专利技术属于电池领域，具体而言，本专利技术涉及金属燃料电池用防水透气层及其制备方法。
技术介绍
目前，铝、镁、锌等空气电池空气电极的透气防水层，其基本上采用疏水碳材料与PTFE按一定比例混合后，在辊压机上反复压制得到防水透气层。采用该方法制备得到的防水透气层具有工艺复杂、工艺参数难控制、生成成本高以及对气体选择性较低等缺点。因此，目前制备金属燃料电池用防水透气层的工艺有待进一步改进。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出金属燃料电池防水透气层及其制备方法，采用该方法能够有效解决现有防水透气层制备工艺复杂和难控制、生产成本高等不足，并且该方法采用功能性陶瓷材料作为基本骨料，制备得到的金属燃料电池防水透气层具有良好的化学稳定性、抗机械能力及热稳定性，具有较好的工业应用前景。根据本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种制备金属燃料电池用防水透气层的方法。根据本专利技术的实施例，该方法包括：(1)将骨料、造孔剂、粘结剂和水进行混合，以便得到混合物料，所述骨料为陶瓷材料；(2)将所述混合物料进行陈化处理，以便得到陈化物料；(3)将所述陈化物料进行成型处理，以便得到坯体；(4)将所述坯体进行焙烧处理，以便得到微孔陶瓷；(5)利用聚二甲基硅烷有机溶液对所述微孔陶瓷进行浸渍处理并干燥；(6)将经过所述浸渍处理后的微孔陶瓷进行热处理，以便获得所述金属燃料电池用防水透气层。本专利技术上述实施例的制备金属燃料电池用防水透气层的方法采用功能性陶瓷材料作为骨料，并添加造孔剂、粘结剂进行湿混、陈化、成型，得到坯体，进一步地将坯体经过焙烧处理、浸渍处理以及热处理，获得所述金属燃料电池用防水透气层。通过该方法制备得到的金属燃料电池用防水透气层具有良好的化学稳定性、热稳定性以及较强的抗机械能力，具有较好的工业应用前景。另外，根据本专利技术上述实施例的制备金属燃料电池用防水透气层的方法还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述骨料为选自Al2O3、ZnO、ZrO、SiO2、CaO、MgO、TiO2和SiC中的至少一种。由此通过采用上述骨料可以进一步提高防水透气层的综合性能。在本专利技术的一些实施例中，所述造孔剂由有机造孔剂和无机造孔剂组成，其中，所述有机造孔剂为选自淀粉、尿素、纤维素、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲脂、聚乙烯醇缩丁醛、硬脂酸、锯末、萘、聚氯乙烯、聚苯乙烯、碳粉和煤粉中的至少一种。由此可以进一步提高孔隙均一性。在本专利技术的一些实施例中，所述无机造孔剂为选自NH4HCO3、(NH4)2CO3、NH4Cl、CaCO3、Na2SO4、CaSO4、NaCl和CaCl2中的至少一种。由此可以进一步提高孔隙均一性。在本专利技术的一些实施例中，所述粘结剂为选自聚乙二醇、甲基纤维素、AlPO4、CMC、PTFE、HPMC、PEO中的至少一种。在本专利技术的一些实施例中，步骤(1)进一步包括：利用高速搅拌机对所述骨料、所述造孔剂和所述粘结剂进行混合，以便得到预混料；向所述预混料中加入水，并利用高速搅拌机进行混合，以便得到所述混合物料。由此可以进一步提高物料混合均匀性。在本专利技术的一些实施例中，利用高速搅拌机进行混合的时间为5-15小时，利用高速搅拌机进行混合的时间为3-8小时。由此可以进一步提高物料混合均匀性。在本专利技术的一些实施例中，步骤(4)中，所述焙烧处理是在500-2000摄氏度下进行3-15小时完成的。在本专利技术的一些实施例中，步骤(5)中，所述聚二甲基硅烷有机溶液采用的有机溶剂为选自丙酮、异丙醇、苯中的至少一种。由此可以进一步提高聚二甲基硅烷的分散性。在本专利技术的一些实施例中，所述聚二甲基硅烷有机溶液中聚二甲基硅烷的质量浓度为5-60％。在本专利技术的一些实施例中，步骤(5)中，所述浸渍处理的时间为5-20小时，于30～90℃干燥1-10h。在本专利技术的一些实施例中，步骤(6)中，所述热处理包括：将经过所述浸渍处理后的微孔陶瓷升温至150～250℃并维持40-120分钟，以便进行交联反应；继续升温至380-450℃并维持60-120分钟，以便进行热解处理。在本专利技术的一些实施例中，所述升温的速率为5-20℃/min。根据本专利技术的另一方面，本专利技术还提出了一种金属燃料电池用防水透气层。根据本专利技术的具体实施例，该金属燃料电池用防水透气层由前面实施例所述的方法制备得到。由此采用上述方法制备得到的金属燃料电池用防水透气层成本低，且具有良好的化学稳定性、热稳定性以及较强的抗机械能力。附图说明图1显示了本专利技术一个实施例的制备金属燃料电池用防水透气层的方法的流程示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。根据本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种制备金属燃料电池用防水透气层的方法。根据本专利技术的实施例，该方法包括：(1)将骨料、造孔剂、粘结剂和水进行混合，以便得到混合物料，所述骨料为陶瓷材料；(2)将所述混合物料进行陈化处理，以便得到陈化物料；(3)将所述陈化物料进行成型处理，以便得到坯体；(4)将所述坯体进行焙烧处理，以便得到微孔陶瓷；(5)利用聚二甲基硅烷有机溶液对所述微孔陶瓷进行浸渍处理并干燥；(6)将经过所述浸渍处理后的微孔陶瓷进行热处理，以便获得所述金属燃料电池用防水透气层。本专利技术上述实施例的制备金属燃料电池用防水透气层的方法采用功能性陶瓷材料作为骨料，并添加造孔剂、粘结剂进行湿混、陈化、成型，得到坯体，进一步地将坯体经过焙烧处理、浸渍处理以及热处理，获得所述金属燃料电池用防水透气层。通过该方法制备得到的金属燃料电池用防水透气层具有良好的化学稳定性，抗机械能力以及热稳定性，具有较好的工业应用前景。下面参考图1对本专利技术具体实施的制备金属燃料电池用防水透气层的方法进行详细描述。配料混料根据本专利技术的具体实施例，首先将骨料、造孔剂、粘结剂和水进行混合，以便得到混合物料。根据本专利技术的具体示例，其中所述骨料为陶瓷材料。专利技术人发现，采用功能性陶瓷材料作为防水透气层的骨架，较现有的疏水碳材料相比具有后续制备工艺简单，工艺参数易控制，且成本低，对气体选择性高等优势。并且以陶瓷材料作为骨料，基于陶瓷材料优异性能，可以显著提高防水透气层的化学稳定性和热稳定性。另外，本专利技术进一步地针对性地采用特殊工艺步骤，将功能性陶瓷材料制备成性能理想的金属燃料电池用防水透气层。根据本专利技术的具体实施例，上述骨料具体可以为选自Al2O3、ZnO、ZrO、SiO2、CaO、MgO、TiO2和SiC中的至少一种。通过采用上述骨料可以进一步提高防水透气层的综合性能。优选地，可以采用Al2O3、ZnO、ZrO、SiO2四种组分按照一定的配比使用，由此可以进一步提高防水透气层的稳定性。根据本专利技术的具体实施例，上述采用的造孔剂可以由有机造孔剂和无机造孔剂组成。由此可以进一步提高孔隙均一性。根据本专利技术的具体示例，所述有机造孔剂可以为选自淀粉、尿素、纤维素、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲脂、聚乙烯醇缩丁醛、硬脂酸、锯末、萘、聚氯乙烯、聚苯乙烯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备金属燃料电池用防水透气层的方法，其特征在于，包括：(1)将骨料、造孔剂、粘结剂和水进行混合，以便得到混合物料，所述骨料为陶瓷材料；(2)将所述混合物料进行陈化处理，以便得到陈化物料；(3)将所述陈化物料进行成型处理，以便得到坯体；(4)将所述坯体进行焙烧处理，以便得到微孔陶瓷；(5)利用聚二甲基硅烷有机溶液对所述微孔陶瓷进行浸渍处理并干燥；(6)将经过所述浸渍处理后的微孔陶瓷进行热处理，以便获得所述金属燃料电池用防水透气层。

【技术特征摘要】
1.一种制备金属燃料电池用防水透气层的方法，其特征在于，包括：(1)将骨料、造孔剂、粘结剂和水进行混合，以便得到混合物料，所述骨料为陶瓷材料；(2)将所述混合物料进行陈化处理，以便得到陈化物料；(3)将所述陈化物料进行成型处理，以便得到坯体；(4)将所述坯体进行焙烧处理，以便得到微孔陶瓷；(5)利用聚二甲基硅烷有机溶液对所述微孔陶瓷进行浸渍处理并干燥；(6)将经过所述浸渍处理后的微孔陶瓷进行热处理，以便获得所述金属燃料电池用防水透气层。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述骨料为选自Al2O3、ZnO、ZrO、SiO2、CaO、MgO、TiO2和SiC中的至少一种。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述造孔剂由有机造孔剂和无机造孔剂组成，其中，所述有机造孔剂为选自淀粉、尿素、纤维素、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲脂、聚乙烯醇缩丁醛、硬脂酸、锯末、萘、聚氯乙烯、聚苯乙烯、碳粉和煤粉中的至少一种，所述无机造孔剂为选自NH4HCO3、(NH4)2CO3、NH4Cl、CaCO3、Na2SO4、CaSO4、NaCl和CaCl2中的至少一种。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘结剂为选自聚乙二醇-6000、甲基纤维素、AlPO4、CMC、PTFE、HPMC、PEO中的至少一种。5.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：施学金，汪云华，周燕，张战胜，李如飞，崔涛，和晓才，祁云一，袁野，杨孟昌，
申请(专利权)人：云南铝业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：云南,53