一种微孔层、气体扩散层及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种微孔层、气体扩散层及其制备方法和应用；所述微孔层的制备原料包括二氧化硅溶胶、聚乙烯醇、交联剂以及石墨烯；通过聚乙烯醇与二氧化硅溶胶以及石墨烯复合形成微孔层，具有较好的疏水性能、气体渗透性以及氧的有效扩散性，并能够减少水的阻力，增加液态水的传输率，从而有效缓解水淹，其用于气体扩散层能够增加气体扩散层的疏水性能；气体扩散层用于质子交换膜燃料电池能够提高燃料电池的电化学性能，使其能够作为动力电池用于汽车中。

A microporous layer, gas diffusion layer and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种微孔层、气体扩散层及其制备方法和应用
本专利技术属于质子交换膜燃料电池领域，涉及一种微孔层、气体扩散层及其制备方法和应用。
技术介绍
燃料电池作为一种高效、环境友好的发电装置，近年来成为各国研究开发的热点。其核心部件膜电极是由气体扩散层、催化层和质子交换膜通过热压工艺制备而成。作为具有导电性的多孔构件的气体扩散层通常设置在电极和隔离膜之间。气体扩散层用于在电极层和外部电路之间稳定地转移氢气、氧气、水、电子和热等。电解质的水合需要将燃料电池的最高操作温度限制为大约80℃。在上述温度以上，会出现膜干燥，导致质子传导性降低。另一方面，如果未有效地去除产生的水，会导致水聚集并淹没电极。这会由于反应物的质量传输的阻力增大而导致电压损失。当燃料电池在低温下和/或高电流密度下操作时经常出现淹没。在低温下，蒸汽压力降低，这使得更容易出现这样的情况，即水蒸气分压会超过饱和蒸汽压力，并导致水在电极内部聚集并阻挡气体在的扩散。由于燃料电池中的水的水平不仅严重地影响膜特性，还严重地影响反应物的传输和电极反应动力学，所以保持阴极和阳极之间的最佳的水平衡是实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微孔层，其特征在于，所述微孔层的制备原料包括二氧化硅溶胶、聚乙烯醇、交联剂以及石墨烯。/n

【技术特征摘要】
1.一种微孔层，其特征在于，所述微孔层的制备原料包括二氧化硅溶胶、聚乙烯醇、交联剂以及石墨烯。


2.根据权利要求1所述的微孔层，其特征在于，所述微孔层的制备原料包括质量百分含量为42-61％的二氧化硅溶胶、31-44％的聚乙烯醇、2-4％的交联剂以及6-11％的石墨烯。


3.根据权利要求1或2所述的微孔层，其特征在于，所述二氧化硅溶胶的制备方法包括：将正硅酸四乙酯和乙醇的混合液中，加入盐酸的醇溶液调pH至5-6，而后加入氨水的醇溶液调pH至7.6-8.3，得到所述二氧化硅溶胶；
优选地，所述正硅酸四乙酯和乙醇的混合液包括质量百分含量为19-29％的正硅酸四乙酯以及71-81％的乙醇；
优选地，所述乙醇为无水乙醇；
优选地，所述盐酸的醇溶液中盐酸的浓度为9-19wt％；
优选地，所述氨水的醇溶液中氨水的浓度为5-9wt％。


4.根据权利要求1-3任一项所述的微孔层，其特征在于，所述聚乙烯醇的重均分子量为18-20万；
优选地，所述交联剂为二缩二乙二醇。


5.根据权利要求1-4任一项所述的微孔层的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将二氧化硅溶胶、聚乙烯醇以及交联剂的混合物中加入石墨烯，混合得到复合凝胶，而后将得到的复合凝胶进行固化，得到所述微孔层。


6.根据权利要求5所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：马千里，曹婷婷，米新艳，
申请(专利权)人：一汽解放汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22