为改进燃料电池性能控制聚合物在扩散介质上的表面分布制造技术

发现燃料电池（２）中扩散介质（３４，３６，３８，４０）的有利性能与涉及疏水含氟聚合物在介质的碳纤维衬底结构上的空间和厚度分布的参数（Ｃ／Ｆ）比有关。合适的扩散介质可通过用能量色散光谱法测量Ｃ／Ｆ比从商业上涂覆的扩散介质中选择，如果Ｃ／Ｆ比的值在优选范围内就选择扩散介质。或者，扩散介质可利用能一贯产生在所需范围内的Ｃ／Ｆ比的值的改进方法来制造。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】为改进燃料电池性能控制聚合物在扩散介质上的表面分布                         领域本专利技术涉及水管理改进的燃料电池和燃料电池系统的操作。更具体地，本专利技术涉及制备用于燃料电池系统的扩散介质的方法。                         背景在质子交换膜(PEM)燃料电池中，氢被供应到阳极，氧作为氧化剂被供应到阴极。总反应在阳极处消耗氢，并在阴极处产生水(产物水)。PEM燃料电池包括膜电极组件(MEA)，其包括薄的质子可透过非导电固体聚合物电解质膜，膜在其一面上具有阳极，在相对面上具有阴极。MEA被夹在一对导电元件之间，导电元件1)用作阳极和阴极的电流收集器，和2)包含适宜的通道和/或开孔用于在各自阳极和阴极催化剂的表面上分布燃料电池气态反应物。多个单个电池常被捆在一起形成PEM燃料电池堆。术语燃料电池一般用于指单个电池或多个电池(堆)，取决于上下文。燃料电池的有效操作取决于在反应发生的电极催化点处有效分散反应物气体的能力。另外，需要反应产物的有效移去，以便不抑制新反应物流动到催化点。因此，需要提高反应物和产物物种到达和离开反应发生的MEA的流动性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备含氟聚合物涂覆的碳纤维基衬底的方法，包括：施加包含碳氟化合物聚合物和溶剂的聚合物组合物到衬底的至少一个表面上；从衬底除去溶剂，在碳纤维衬底上留下沉积膜，其中溶剂的除去速度比通过在高于溶剂沸点的温度下加热涂覆的衬底获得的速度低，和其中按能量色散光谱法测量的涂覆衬底的Ｃ／Ｆ比为８或更大。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-10-17 60/512,238;US 2004-8-23 10/924,3171.一种制备含氟聚合物涂覆的碳纤维基衬底的方法，包括：施加包含碳氟化合物聚合物和溶剂的聚合物组合物到衬底的至少一个表面上；从衬底除去溶剂，在碳纤维衬底上留下沉积膜，其中溶剂的除去速度比通过在高于溶剂沸点的温度下加热涂覆的衬底获得的速度低，和其中按能量色散光谱法测量的涂覆衬底的C/F比为8或更大。2.根据权利要求1的方法，其中除去溶剂包括暴露衬底到微波辐射。3.根据权利要求1的方法，其中除去溶剂包括暴露片到红外辐射。4.根据权利要求1的方法，其中衬底为碳纤维纸。5.根据权利要求1的方法，其中衬底为碳纤维织物。6.根据权利要求1的方法，其中溶剂包括水。7.根据权利要求1的方法，其中聚合物组合物包括聚四氟乙烯颗粒。8.根据权利要求1的方法，其中施加聚合物组合物包括浸渍衬底到聚合物组合物内。9.根据权利要求1的方法，其中施加聚合物组合物包括喷涂聚合物组合物到衬底的表面上。10.根据权利要求1的方法，其中除去溶剂包括在溶剂沸点以上加热衬底少于完全干燥衬底所需要的时间。11.根据权利要求1的方法，其中除去溶剂在静态对流炉中进行。12.根据权利要求1的方法，其中C/F比为8至25。13.一种制备用于PEM燃料电池的疏水扩散介质的方法，包括：在氟树脂颗粒的水分散体中浸入碳纤维基气体扩散介质；从分散体中取出介质；和通过包括使介质经受一定强度的波长超过可见光波长的电磁辐射足以从介质中除去水的时间的方法干燥介质。14.根据权利要求13的方法，其中电磁辐射为微波。15.根据权利要求13的方法，其中电磁辐射为红外线。16.根据权利要求13的方法，其中氟树脂颗粒包括聚四氟乙烯。17.根据权利要求13的方法，其中按能量色散光谱法测量的干燥-->介质的C/F比大于8。18.根据权利要求13的方法，其中按能量色散光谱法测量的干燥介质的C/F比小于25。19.根据权利要求13的方法，其中介质为碳纤维纸。20.根据权利要求13的方法，其中水分散体包括氟树脂、水和表面活性剂。21.根据权利要求20的方法，其中水分散体还包括有机溶剂。22....

【专利技术属性】
技术研发人员：A安杰罗普洛斯，C纪，M马蒂亚斯，
申请(专利权)人：通用汽车公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]