The invention relates to a gas diffusion layer with a wide range of humidity and adaptable to a fuel cell. The gas diffusion layer comprises a carbon porous substrate (1), a leveling layer (2) and a corrugated layer (3) stacked in turn, and the leveling layer (2) is made of carbon powder dispersive liquid, and the corrugated layer (3) is made of carbon powder gel. Compared with the prior art, the invention can realize the self adaptation of fuel cell under wide humidity condition, and the preparation method is simple and environmental friendly.
【技术实现步骤摘要】
一种宽幅湿度自适应的燃料电池气体扩散层
本专利技术涉及燃料电池用气体扩散层，具体涉及一种宽幅湿度自适应的燃料电池气体扩散层。
技术介绍
质子交换膜燃料电池(PEMFC)，主要由双极板(BipolarPlate)、阴/阳极气体扩散层(GasDiffusionLayer,GDL)、阴/阳极催化层(CatalystLayer,CL)、质子交换膜(Membrane)等关键部件组成。PEMFC运行过程中，电池性能受多种因素影响，主要包括电催化剂催化活性、电极导电性、质子交换膜导通率、电池内部水管理与热管理等几个方面，其中水管理的缺陷造成电池性能的下降尤为显著。理想的电池运行状态，是系统中的水传递处于质量平衡状态，即进入电池的水量加上电池电化学反应生成水量等于电池排出的水量。然而在高温低湿度下，阴极生成的水将被快速蒸发或被过量的反应气体带出电池，导致反向扩散的水不足以弥补电迁移水的损失，造成质子交换膜脱水。反之在高电流密度下反应生成的过量水会阻塞气体孔道，阻碍反应气体扩散到催化层，造成电池水淹。因此，如何控制宽幅湿度下的水管理，...
【技术保护点】
1.一种宽幅湿度自适应的燃料电池气体扩散层，其特征在于，该气体扩散层(6)包括依次叠加设置的碳质多孔基材(1)、整平层(2)和波纹层(3)，所述整平层(2)采用碳粉分散液制成，所述波纹层(3)采用碳粉凝胶制成。/n
【技术特征摘要】
1.一种宽幅湿度自适应的燃料电池气体扩散层，其特征在于，该气体扩散层(6)包括依次叠加设置的碳质多孔基材(1)、整平层(2)和波纹层(3)，所述整平层(2)采用碳粉分散液制成，所述波纹层(3)采用碳粉凝胶制成。
2.根据权利要求1所述的一种宽幅湿度自适应的燃料电池气体扩散层，其特征在于，所述整平层(2)采用以下制备方法制备得到：
(a)称取碳粉、去离子水和助剂，将碳粉和助剂加入去离子水中乳化，所述去离子水的添加量为碳粉质量的15～30倍，所述助剂的添加量为碳粉质量的10％～20％；
(b)碳粉乳化完毕后，再加入粘结剂搅拌，得到碳粉分散液，所述粘结剂的添加量为碳粉质量的10％～50％；
(c)将制得的碳粉分散液均匀刮涂在碳质多孔基材(1)表面，刮涂完毕后保温，再烧结。
3.根据权利要求1所述的一种宽幅湿度自适应的燃料电池气体扩散层，其特征在于，所述波纹层(3)采用以下制备方法制备得到：
(Ⅰ)称取碳粉、去离子水和助剂，将碳粉和助剂加入去离子水中乳化，所述去离子水的添加量为碳粉质量的10～25倍，所述助剂的添加量为碳粉质量的10％～20％；
(Ⅱ)碳粉乳化完毕后，加入粘结剂搅拌，并蒸发一半质量的去离子水获得碳粉凝胶，所述粘结剂的添加量为碳粉质量的20％～60％；
(Ⅲ)将制得的碳粉凝胶均匀刮涂在整平层(2)表面，刮涂完毕后先保温，再烧结1小时，即完成。
4.根据权利要求1所述的一种宽幅湿度自适应的燃料电池气体扩散层，其特征在于，所述碳粉分...
【专利技术属性】
技术研发人员：林瑞，陈亮，王晓岗，刁晓雨，唐圣濠，钟迪，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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