一种新型气体扩散层结构及其制备方法技术

一种新型气体扩散层结构，包括支撑层、第一微孔层与第二微孔层，第一微孔层粘合在支撑层表面，所述第二微孔层粘合在第一微孔层与支撑层相背的一面上，所述支撑层为碳纸或碳布，所述第一微孔层为碳粉与聚四氟乙烯疏水树脂混合而成，所述第二微孔层包括结构材料、碳粉材料与添加剂。本发明专利技术是在气体扩散层的第一微孔层上形成第二微孔层，第二微孔层是由碳纳米管或纤维材料、炭粉、及添加剂构成，使用具有一定长度和直径的碳纳米管或碳纳米纤维材料作为立体骨架，可有效提高气体扩散层与催化层的立体化空间，同时采用碳粉材料和添加剂，有利于优化电极的亲疏水性，从而抑制水淹的发生，提高电池在高电流密度下的输出性能。

A New Structure of Gas Diffusion Layer and Its Preparation Method

A novel gas diffusion layer structure includes a support layer, a first microporous layer and a second microporous layer. The first microporous layer is bonded to the surface of the support layer. The second microporous layer is bonded to the opposite side of the first microporous layer and the support layer. The support layer is carbon paper or carbon cloth. The first microporous layer is a mixture of carbon powder and polytetrafluoroethylene hydrophobic resin. The second microporous layer comprises a carbon powder and a polytetrafluoroethylene hydrophobic resin. Structural materials, carbon powder materials and additives. The invention is to form a second microporous layer on the first microporous layer of the gas diffusion layer. The second microporous layer is composed of carbon nanotubes or fiber materials, carbon powder and additives. Using carbon nanotubes or carbon nanofibers with a certain length and diameter as a three-dimensional framework, the stereoscopic space of the gas diffusion layer and the catalytic layer can be effectively improved. Carbon powder materials and additives are also used. It is conducive to optimizing the hydrophobicity of the electrodes, thus restraining the occurrence of flooding and improving the output performance of the battery at high current density.

【技术实现步骤摘要】
一种新型气体扩散层结构及其制备方法
本专利技术属于燃料电池领域，具体的，涉及一种新型气体扩散层结构及制备方法。
技术介绍
燃料电池是一种直接将燃料(氢气、甲醇或其其它碳氢化合物等)和氧化剂(氧气)的化学能转化为电能的能量转换装置，燃料电池与内燃机相似，只要不断地给其供给原料，就能持续的输出电能，质子交换膜燃料电池是燃料电池的一种重要形式，它以氢气为燃料，以氧气或空气为氧化剂，由于其具有较高的能量转化效率(40-60％)、对环境友好、启动速度快、工作寿命长等优点，因此已经受到越来越广泛的关注，特别是其在汽车动力、移动电源及小型电站等方面已展现出较高的应用潜力。气体扩散层是燃料电池的一个重要关键材料，是膜电极的重要组成部分之一，它由碳纸或碳布支撑层、聚四氟乙烯疏水树脂和微孔层构成，而微孔层一般由碳粉和聚四氟乙烯疏水树脂粘合构成，气体扩散层的主要作用是支撑催化层，同时负责收集电流、保证气体和水的传输的作用，而微孔层主要起到整平处理，改善气液传输的作用。气体扩散层的结构及制备工艺对燃料电池的性能及稳定性有着重要的影响，因此要求GDL要具有一定的强度、较高的导电性以及良好的气液传输性能，目前，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型气体扩散层结构，其特征在于，包括支撑层(3)、第一微孔层(2)与第二微孔层(1)，第一微孔层(2)粘合在支撑层(3)表面，所述第二微孔层(1)粘合在第一微孔层(2)与支撑层(3)相背的一面上，所述支撑层(3)为碳纸或碳布，所述第一微孔层(2)为碳粉与聚四氟乙烯疏水树脂混合加工后涂布而成，所述第二微孔层(1)由结构材料、碳粉材料、添加剂与溶剂混合加工成预制浆料后涂布而成，所述第二微孔层的厚度为2‑90μm；所述结构材料为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管、多壁碳纳米管、碳纳米纤维与气相生长碳纤维中的一种或至少两种的混合物；所述碳粉材料为导电炭黑Vulcan XC72、导电炭黑EC 300J与...

【技术特征摘要】
1.一种新型气体扩散层结构，其特征在于，包括支撑层(3)、第一微孔层(2)与第二微孔层(1)，第一微孔层(2)粘合在支撑层(3)表面，所述第二微孔层(1)粘合在第一微孔层(2)与支撑层(3)相背的一面上，所述支撑层(3)为碳纸或碳布，所述第一微孔层(2)为碳粉与聚四氟乙烯疏水树脂混合加工后涂布而成，所述第二微孔层(1)由结构材料、碳粉材料、添加剂与溶剂混合加工成预制浆料后涂布而成，所述第二微孔层的厚度为2-90μm；所述结构材料为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管、多壁碳纳米管、碳纳米纤维与气相生长碳纤维中的一种或至少两种的混合物；所述碳粉材料为导电炭黑VulcanXC72、导电炭黑EC300J与导电炭黑EC600J中的一种或至少两种的混合物；所述添加剂为PTFE、FEP与PFSA中的一种，添加剂的质量分数占第三微孔层总固分含量的5-60wt.％；所述溶剂为去离子水或醇类溶剂，其中醇类溶剂具体为乙醇、异丙醇与正丙醇中的一种或者至少两种的混合物，所述溶剂占预制浆料的质量分数为5-40wt.％；该新型气体扩散层结构由以下方法制成：步骤一：称取结构材料与碳粉材料，将结构材料与碳粉材料加入溶剂中，通过超声、机械搅拌中的一种或两种配合进行分散，分散时间为0.2-0.8h；步骤二：向上述分散液中加入添加剂，超声震荡0.4-0.8h使添加剂充分分散...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜永燚，王朝云，许思传，侯明，王志强，张林松，
申请(专利权)人：安徽明天氢能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34