一种新型燃料电池用单层气体扩散层及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种燃料电池用单层气体扩散层及其制备方法和应用，所述气体扩散层仅包括微孔层，微孔层以碳材料、憎水性粘结剂、造孔剂为原料，通过干法模压制备得到无炭纸、自支撑微孔层，具有良好的疏水性、气体渗透性以及导电性，能够减少水排出的阻力，从而缓解阴极水淹。干法制备避免了湿法因溶剂挥发表面产生裂纹的弊端，从而避免水在裂纹处汇集导致水淹。制备得到的无炭纸、自支撑微孔层厚度、孔隙率可控；制备过程简单，条件温和。将本发明专利技术制备的无炭纸、自支撑微孔层用作燃料电池的气体扩散层具有较好的电化学性能。本发明专利技术在燃料电池领域具有广泛的应用价值。域具有广泛的应用价值。域具有广泛的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种新型燃料电池用单层气体扩散层及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种燃料电池用单层气体扩散层及其制备方法和应用，属于燃料电池


技术介绍

[0002]燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能通过电化学反应的方式直接转化为电能的发电装置，相对于其它的常规发电形式，其不受卡诺循环的限制，能量转换效率可以达到60％，可靠性高，环境友好。质子交换膜燃料电池(PEMFC)是燃料电池的一种，是一种能够将氢气的化学能直接转化为电能的清洁、高效的能量转换装置，可广泛应用于汽车、发电站、便携式电源等领域。
[0003]当质子交换膜燃料电池在高电流密度运行时，如果产出的水不能及时从PEMFC排出，膜电极(MEA)将发生水淹，阻碍氢气和氧气到达催化剂的活性位点发生反应，从而导致PEMFC性能急剧下降。而当电池中水含量较少时，容易造成膜干燥，不利于质子的传导。因此，有效的水管理以维持电池内的水平衡是提高燃料电池输出性能的关键，气体扩散层作为MEA的核心部件，在燃料电池中承载排水、导气、导电、支撑催化剂等的作用，具有重要的研究意义。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种质子交换膜燃料电池气体扩散层，其特征在于，所述气体扩散层为单层结构，仅包括无炭纸、自支撑微孔层，所述微孔层具有多孔结构，孔隙率大于75％，所述多孔结构包括微孔和大孔，其中，微孔的占比为60％
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75％；所述微孔为孔径小于1μm的孔，所述大孔为孔径大于5μm的孔。2.根据权利要求1所述的气体扩散层，其特征在于，所述微孔的孔径为100
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1000nm，所述大孔的孔径为5
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10μm。3.一种权利要求1所述的气体扩散层的制备方法，其特征在于，所述微孔层通过干法模压制备，所述干法模压为：将原料经机械研磨混合均匀后，依次经过热压、冷却、酸处理、洗涤、干燥，得到所述微孔层；所述原料包括导电碳材料、疏水性聚合物粘结剂以及造孔剂。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述导电碳材料、疏水性聚合物粘结剂和造孔剂的质量比为1:0.075
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0.2:2。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述导电材料为导电碳粉、碳纤维、碳纳米管中的一种或者一种以上的混合物；所述疏水性聚合物粘结剂为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、全氟乙烯丙烯共聚物中的一种或者一种以上的混合物；所述造孔剂为碳酸盐、碳酸氢盐、碱中的一种或者一种以上的混合物。6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述干法模压具体包括以下步骤：1)将碳材料、疏水剂和造孔剂机械研磨，形...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯明，王曼丽，刘志成，吕波，艾军，洪有陆，邵志刚，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：