一种气体扩散层及其制备方法、膜电极、电池和应用技术

本发明专利技术公开了一种气体扩散层及其制备方法、膜电极、电池和应用。所述气体扩散层结构包括：支撑层、第一微孔层和第二微孔层；所述第一微孔层粘合在所述支撑层表面，所述第二微孔层粘合在所述第一微孔层与所述支撑层相背的一面；所述第一微孔层包括炭黑、碳纳米管和含氟聚合物；所述第二微孔层包括碳纳米管。本发明专利技术提供的气体扩散层改善了微孔层与催化层界面接触不良的问题，减小了电压损失且降低了接触电阻，从而提高了燃料电池的性能。从而提高了燃料电池的性能。从而提高了燃料电池的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种气体扩散层及其制备方法、膜电极、电池和应用


[0001]本专利技术涉及一种气体扩散层及其制备方法、膜电极、电池和应用。

技术介绍

[0002]质子交换膜燃料电池主要由膜电极、双极板及相应的电堆组件组成，其中膜电极中气体扩散层(GDL)是影响燃料电池性能的关键部分之一。气体扩散层主要以碳纤维纸为基底材料，经过后续疏水和涂覆微孔层的操作来制备。气体扩散层在质子交换膜燃料电池中起到了许多重要的作用，包括支撑催化剂层、提供气体、电子和排水通道等，合理的碳纸疏水工艺以及微孔层制备工艺，是实现燃料电池内部良好水气管理的关键步骤，若气体扩散层制备不当，极容易造成燃料电池内部液态水堵塞通道，造成“水淹”现象，极大地影响了燃料电池性能的发挥。
[0003]气体扩散层的制备包括了基底碳材料的疏水处理和微孔层的制备，其中，微孔层的制备对气体扩散层的水气管理性能起到了关键的作用。专利CN107681165A在整体疏水的碳纸基础上，沿空气流路方向，制备了高、低水气透过性的多层微孔层，且微孔层厚度沿空气流路方向变化，制备的微孔层在高低电密都有不错的性能。专利C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气体扩散层，其特征在于，其包括以下结构：支撑层、第一微孔层和第二微孔层；所述第一微孔层粘合在所述支撑层表面，所述第二微孔层粘合在所述第一微孔层与所述支撑层相背的一面；所述第一微孔层包括炭黑、碳纳米管和含氟聚合物；所述第二微孔层包括碳纳米管。2.如权利要求1所述的气体扩散层，其特征在于，所述第一微孔层中，所述碳纳米管为单壁碳纳米管；和/或，所述第二微孔层中，所述碳纳米管为多壁碳纳米管；和/或，所述含氟聚合物为PTFE和/或PVDF；和/或，所述第一微孔层的厚度为20
‑
50μm；和/或，所述第二微孔层的厚度为10
‑
20μm；和/或，所述支撑层为碳纸或者碳布；其中，所述碳纸较佳地为疏水碳纸；所述碳布较佳地为疏水碳布。3.一种气体扩散层的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：(1)使混合浆料在支撑层上分布，然后经热处理，形成第一微孔层；所述混合浆料包括炭黑、碳纳米管、含氟聚合物、有机溶剂和水；(2)在所述第一微孔层上沉积碳纳米管，形成第二微孔层，即得气体扩散层。4.如权利要求3所述的气体扩散层的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述碳纳米管为单壁碳纳米管；和/或，所述炭黑与碳纳米管的质量比为1:(0.04～1)，例如1:0.05、1:0.1、1:0.5或1:0.83；和/或，所述含氟聚合物为PTFE和/或PVDF；和/或，所述碳纳米管和所述含氟聚合物的质量比为(0.05
‑
1):0.75，例如0.08:0.75、0.3:0.75或0.5:0.75；和/或，所述有机溶剂为丙三醇、异丙醇或乙二醇中的一种；和/或，所述有机溶剂和水的质量比为(1
‑
2)：1，例如1.375:1；和/或，所述炭黑、碳纳米管、含氟聚合物、有机溶剂和水的质量比为1:(0.05
‑
0.1):0.75:(8
‑
16):8，例如1:0.1:0.75:11...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹吟桥，朱星烨，闫海，杨敏，万玲玉，方英军，
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：