The invention belongs to the technical field of a fuel cell membrane electrode, and provides a flexible aerogel based fuel cell carbon paper and a preparation method thereof. In this method, conductive carbon materials, methyl triethoxy silane, plant fiber, ethanol, water and ammonia were used as raw materials to prepare wet gel under acidic conditions. Then, the thin sheets were made by mixing with inorganic fibers, polyvinyl alcohol, plasticizers and sodium bicarbonate, and finally dried to make the flexible aerogel based fuel cell carbon paper. Compared with the traditional method, the fuel cell gas diffusion layer carbon paper prepared by the present invention has good stiffness, tensile strength and flexibility, high voidage, simple process, easy control and easy scale production.
【技术实现步骤摘要】
一种柔韧性气凝胶基燃料电池碳纸及制备方法
本专利技术属于燃料电池膜电极的
,提供了一种柔韧性气凝胶基燃料电池碳纸及制备方法。
技术介绍
质子交换膜燃料电池由于具有高的功率密度、高的能量转换效率、低温启动、无污染、体积轻巧、对压力变化不敏感及电池寿命长等诸多优点,被认为是首选的洁净、高效的发电装置。在新能源汽车领域具有巨大的应用潜力。燃料电池中,膜电极组件(MEA)是核心元件,其不但原料成本高,而且制备复合工艺要求高。膜电极组件是以质子交换膜为夹层中心,在两侧分别复合催化层、气体扩散层而形成的扩散层-催化层-质子交换膜-催化层、扩散层结构的组合件。燃料电池扩散层是影响电池性能的关键部件,在电极中起支撑催化剂层和稳定电极结构的作用,还具备为电极反应提供气体通道、电子通道和排水通道等多种功能。用于制备扩散层的是碳材料,主要包括碳纤维纸、碳纤维布、碳纤维毡等。采用的技术路线主要是将碳纤维、聚合物纤维、粘合剂复合后,制备成纸,进一步高温碳化处理得到碳纤维纸,该碳纸脆性大难以连续生产,碳纸石墨化工序大多只能采用间歇式工艺,极大地限制了碳纤维纸规模化生产,而且成本高,能耗高。也有将碳纤维分散于制浆,抄纸干燥,得到碳纸,但该碳纸强度差、耐折性差,疏水性差,需要进行二次涂敷。因此,对于燃料电池用高性能碳纸的研究和应用受到人们广泛重视。目前国内外在燃料电池膜电极技术,尤其是膜电极用碳纸方面已取得了一定成效。其中顾军等人专利技术了一种燃料电池气体扩散层用碳纸或碳布的制备方法(中国专利技术专利申请号200710019376.7),将碳黑粉末、蒸馏水、分散剂按照以下比例混合均 ...
【技术保护点】
1.一种柔韧性气凝胶基燃料电池碳纸的制备方法,其特征在于,以导电碳材料、甲基三乙氧基硅烷、植物纤维、乙醇、水、氨水为原料,在酸性条件下制得湿凝胶,然后与无机纤维、聚乙烯醇、增塑剂、碳酸氢钠混炼塑化后制成薄片,最后干燥,制得柔韧性气凝胶基燃料电池碳纸,制备的具体步骤如下:(1)将导电碳材料、甲基三乙氧基硅烷、植物纤维、乙醇、水混合,然后加入质量浓度为10~15%的稀盐酸调节溶液的pH值为2~2.5,超声分散搅拌后加入质量浓度为20~25%的氨水,分散均匀得到溶胶,然后在温度为25~35℃下静置老化24~26h,滤除大部分液体,得到湿凝胶;(2)将步骤(1)制得的湿凝胶与无机纤维、聚乙烯醇、增塑剂、碳酸氢钠加入密炼机中,混炼塑化,然后放料,加入开炼机进行薄片化处理,制得厚度为0.2~0.3mm的薄片;(3)将步骤(2)制得的薄片连续送入加热烘干机中进行干燥,收集,得到具有均匀空隙的柔韧性气凝胶基燃料电池碳纸。
【技术特征摘要】
1.一种柔韧性气凝胶基燃料电池碳纸的制备方法,其特征在于,以导电碳材料、甲基三乙氧基硅烷、植物纤维、乙醇、水、氨水为原料,在酸性条件下制得湿凝胶,然后与无机纤维、聚乙烯醇、增塑剂、碳酸氢钠混炼塑化后制成薄片,最后干燥,制得柔韧性气凝胶基燃料电池碳纸,制备的具体步骤如下:(1)将导电碳材料、甲基三乙氧基硅烷、植物纤维、乙醇、水混合,然后加入质量浓度为10~15%的稀盐酸调节溶液的pH值为2~2.5,超声分散搅拌后加入质量浓度为20~25%的氨水,分散均匀得到溶胶,然后在温度为25~35℃下静置老化24~26h,滤除大部分液体,得到湿凝胶;(2)将步骤(1)制得的湿凝胶与无机纤维、聚乙烯醇、增塑剂、碳酸氢钠加入密炼机中,混炼塑化,然后放料,加入开炼机进行薄片化处理,制得厚度为0.2~0.3mm的薄片;(3)将步骤(2)制得的薄片连续送入加热烘干机中进行干燥,收集,得到具有均匀空隙的柔韧性气凝胶基燃料电池碳纸。2.根据权利要求1所述一种柔韧性气凝胶基燃料电池碳纸的制备方法,其特征在于:步骤(1)所述导电碳材料为导电炭黑、石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维中的至少一种;所述植物纤维为棉纤维、木棉纤维、亚麻纤维、苎麻纤维、黄麻纤维、竹纤维、剑麻纤维、蕉麻纤维、椰子纤维中的至少一种。3.根据权利要求1所述一种柔韧性气凝胶基燃料电池碳纸的制备方法,其特征在于:步骤(1)所述超声分散的超声波频率为30~40kHz,时间...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈庆,曾军堂,
申请(专利权)人:成都新柯力化工科技有限公司,
类型:发明
国别省市:四川,51
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