一种燃料电池气体扩散层结构、制备方法、膜电极组件以及燃料电池技术

本发明专利技术公开了一种燃料电池气体扩散层结构，其包括气体扩散层基底层(31)、水热平衡层(32)、微孔层(33)。所述水热平衡层是包含有纳米氧化铈颗粒，疏水剂，导电剂制备，具有79nm至199nm孔径结构特殊功能层。采用该气体扩散层结构制备出的膜电极以及装配成的燃料电池电堆，在无需外增湿的情况下就能实现水平衡，有效降低燃料电池系统整体成本，提高系统的体积功率密度。本发明专利技术还公开了相关的制备方法、膜电极组件以及燃料电池。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池气体扩散层结构、制备方法、膜电极组件以及燃料电池
本专利技术涉及燃料电池
，更具体的说，涉及一种燃料电池气体扩散层结构、制备方法、膜电极组件以及燃料电池。
技术介绍
燃料电池作为可替代能源技术，以启动方便、高能量密度、零排放、能量转化效率高的特点引起广泛的关注并持续进行了研究开发，并且已经作为自动车、通信基站、便携式电动工具等的电源而广泛应用。作为商业化运用的电源系统，其突出的优点就是要有足够长的运行寿命和高的能量密度，比如应于备用电源、乘用车、物料运输车、潜艇等。质子交换膜燃料电池是发展最成熟，最接近于商业应用的燃料电池。气体扩散层在质子交换膜燃料电池膜电极中主要有五个作用：第一、支撑起质子交换膜和催化层；第二，将流场流道内的阴阳极反应气体通过分子扩散和努森扩散传输到催化剂表面；第三，将催化层产生的电子传输到极板。第四，催化剂层生产的水在气体扩散层通过毛细效应和浓差扩散等传输到流道及时排除，避免出现传质极化。第五：有时，气体扩散层承担起催化层附着的功能，将催化层直接涂覆在气体扩散层表面。常用的气体扩散层以碳纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池气体扩散层结构，其特征在于：所述气体扩散层(3)结构包括水热平衡层(32)，所述水热平衡层由纳米氧化铈颗粒，疏水剂，以及导电剂制备而成，为具有79nm至199nm孔径结构的功能层。/n

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池气体扩散层结构，其特征在于：所述气体扩散层(3)结构包括水热平衡层(32)，所述水热平衡层由纳米氧化铈颗粒，疏水剂，以及导电剂制备而成，为具有79nm至199nm孔径结构的功能层。


2.一种燃料电池气体扩散层结构的制备方法，用于制备如权利要求1至9中任一项所述的燃料电池气体扩散层结构，其特征在于，包括：
步骤S11：将气体扩散层基底层(31)置于疏水剂溶液中浸泡，并放置于烘箱中加热除去分散液；
步骤S12：在疏水处理过的气体扩散层基底层(31)一侧上整体涂敷水热平衡层(32)，并放置于烘箱中加热除去分散液；
步骤S13：在步骤S12处理过的水热平衡层(32)的不与所述气体扩散层基底层(31)接触的一侧整体涂敷微孔层(33)，并放置于烘箱中加热除去分散液；
步骤S14：将步骤S13中处理好的气体扩散层放置于301℃至399℃的烘箱中加热，充分挥发掉残留的造孔剂、分散剂和溶液。


3.一种燃料电池气体扩散层结构的制备方法，用于制备如权利要求1所述的燃料电池气体扩散层结构，其特征在于：包括
制备水热平衡层制备，包括称取2.4g纳米氧化铈颗粒，3.2g乙炔黑、含有3.15g草酸铵的60ml水溶液、20％的聚四氟乙烯稀释液8g，倒入一定量异丙醇水溶液中，搅拌均匀制成粘度在300cp的浆料；将该浆料涂覆在经疏水处理过的碳纸；然后放置于烘箱中干燥，除去易挥发组分；
制备微孔层，包括称取3.2g乙炔黑、含有2.5g草酸铵的60ml水溶液、20％的聚四氟乙烯稀稀释液8g，倒入一定量异丙醇中，搅拌均匀制成粘度在300cp的浆料；将上述浆料涂覆在上述水热平衡层上；然后放置于烘箱中干燥，除去易挥发组分；
将上述涂覆了水热平衡层和微孔层的碳纸放入马弗炉中以5℃/min的升温速率升温，最终于340℃焙烧60min，待炉温降温至室温后取出，完成制备。


4.一种燃料电池气体扩散层结构的制备方法，用于制备如权利要求1所述的燃料电池气体扩散层结构，其特征在于，包括：
在碳纸上制备水热平衡层，包括称取2.4g纳米氧化铈颗粒，2.9g碳纳米管、含有3.19g草...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈星汉，
申请(专利权)人：上海嘉资新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31