【技术实现步骤摘要】
碳纳米纤维、扩散层、膜电极、燃料电池及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种碳纳米纤维、扩散层、膜电极、燃料电池及其制备方法和应用。
技术介绍
水管理在质子交换膜燃料电池(PEMFC)中扮演着重要角色，因为在PEMFC阴极面，H+和O2发生反应生成水，通过催化层向扩散层中扩散。如果阴极生成的水不能及时的排出，过量的水会堆积在扩散层中，严重者会导致催化层水淹，覆盖活性位点，增加活化极化；同时大量水的存在阻碍气体有效扩散，增加浓差极化；也会导致反应气体在各反应单元分布不均，反应界面上的气体不足，降低电池整体性能。传统地，在碳纸上涂覆一层由导电碳黑和疏水性聚四氟乙烯(PTFE)组成的微孔层，它的多孔性和微孔的毛细作用能够为电池反应提供稳定的气体通道和水通道，减轻水淹问题，从而改善水、气的传输，提高燃料电池性能。但是，由导电碳黑和疏水性聚四氟乙烯(PTFE)组成的微孔层，孔体积小，物质扩散自由程大，物质传输能力弱。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术中质子交换膜燃料电池的扩散层存在的孔体积小、物质扩散...
【技术保护点】
1.一种碳纳米纤维的制备方法，其包括以下步骤：/nS1、将纺丝溶液进行静电纺丝后干燥；其中，/n所述纺丝溶液包括聚合物和溶剂，所述聚合物在所述纺丝溶液中的质量分数为6～10％，/n所述聚合物包括含氮聚合物，所述含氮聚合物为聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙酰亚胺和聚苯胺中的一种或多种；/n所述干燥的温度为60～80℃；/nS2、高温碳化，所述碳化的温度为750～950℃。/n
【技术特征摘要】
1.一种碳纳米纤维的制备方法，其包括以下步骤：
S1、将纺丝溶液进行静电纺丝后干燥；其中，
所述纺丝溶液包括聚合物和溶剂，所述聚合物在所述纺丝溶液中的质量分数为6～10％，
所述聚合物包括含氮聚合物，所述含氮聚合物为聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙酰亚胺和聚苯胺中的一种或多种；
所述干燥的温度为60～80℃；
S2、高温碳化，所述碳化的温度为750～950℃。
2.根据权利要求1所述的碳纳米纤维的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述含氮聚合物为聚丙烯腈和聚乙烯吡咯烷酮共混物，或聚丙烯腈和聚乙酰亚胺共混物，或聚丙烯腈和聚苯胺共混物，或聚乙烯吡咯烷酮和聚乙酰亚胺共混物，或聚乙烯吡咯烷酮和聚苯胺共混物，或聚乙酰亚胺和聚苯胺共混物；
或者，步骤S1中，所述含氮聚合物为聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮和聚乙酰亚胺共混物，或聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮和聚苯胺共混物，或聚乙烯吡咯烷酮、聚乙酰亚胺和聚苯胺共混物，或聚丙烯腈、聚乙酰亚胺和聚苯胺共混物；
或者，步骤S1中，所述含氮聚合物为聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙酰亚胺和聚苯胺共混物；
和/或，步骤S1中，所述含氮聚合物的分子量为10万～50万；
和/或，步骤S1中，所述含氮聚合物的含氮量为10wt％～25wt％；
和/或，步骤S1中，所述聚合物还包括非含氮聚合物，所述非含氮聚合物为聚环氧乙烷、聚乙烯醇和聚丙烯酸中的一种或多种；所述非含氮聚合物的分子量较佳地为5万～25万；所述含氮聚合物与非含氮聚合物的质量比较佳地为1：(1～6)，例如1:2，或1:3，或1:4，或1:5；
较佳地，步骤S1中，所述聚合物包括聚丙烯腈和聚环氧乙烷共混物，聚丙烯腈和聚乙烯醇共混物，或聚丙烯腈和聚丙烯酸共混物；
和/或，步骤S1中，所述聚合物还包括含氟聚合物；所述含氟聚合物的分子量较佳地为18万～53万；所述含氟聚合物的含氟量较佳地为50wt％～70wt％，例如60wt％；所述含氟聚合物与所述含氮聚合物的质量比较佳地为(1～5)：1，例如3：1；所述含氟聚合物较佳地为聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯；
较佳地，步骤S1中，所述聚合物包括聚丙烯腈、聚环氧乙烷和聚四氟乙烯共混物，聚丙烯腈、聚乙烯醇和聚四氟乙烯共混物，或聚丙烯腈、聚丙烯酸和聚四氟乙烯共混物；
和/或，步骤S1中，所述聚合物在所述纺丝溶液中的质量分数为8％；
和/或，步骤S1中，所述静电纺丝为多喷头静电纺丝，较佳地为双喷头静电纺丝；
和/或，步骤S1中，所述静电纺丝的接收器为滚筒；较佳地，所述滚筒上裹有铝箔；所述滚筒的收集转速较佳地为80rpm；
和/或，步骤S1中，所述静电纺丝的温度为40～80℃，较佳地为45℃；所述静电纺丝的湿度为30％～60％，较佳地为35％～55％，更佳地为40％；...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱星烨，杨敏，李晓琳，汪聪敏，季文姣，黄腾达，
申请(专利权)人：上海电气集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
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