一种具有孔隙梯度和疏水梯度的有序结构气体扩散层及其加工方法技术

本发明专利技术提供了一种具有孔隙梯度和疏水梯度的有序结构气体扩散层及其加工方法，所述气体扩散层内设有球形孔隙结构，相邻所述的球形孔隙结构相互连通；所述气体扩散层分为脊区域气体扩散层和流道区域气体扩散层；所述流道区域气体扩散层位于两个脊区域气体扩散层之间；所述球形孔隙结构的孔径从流道区域气体扩散层向脊区域气体扩散层呈现梯度减小分布；所述脊区域气体扩散层的疏水性高于流道区域气体扩散层的疏水性。本发明专利技术可以减小液态水运输阻力并调控液态水的突破位置，有效防止液态水在双极板脊下方聚集解决水淹问题，而且增加了气体扩散层与膜电极其他部件的接触面积，增强导电性。电性。电性。

【技术实现步骤摘要】
一种具有孔隙梯度和疏水梯度的有序结构气体扩散层及其加工方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池领域，具体涉及一种具有孔隙梯度和疏水梯度的有序结构气体扩散层及其加工方法。

技术介绍

[0002]气体扩散层是支撑催化剂层，稳定电极结构，并为电极反应提供气体、电子和排水通道的基底层。燃料电池在运行过程中会产生大量液态水，如果过量的液态水在气体扩散层中聚集会堵塞气体的运输通道，发生水淹现象，对燃料电池性能、稳定性和寿命产生损害。双极板脊下方区域的气体扩散层由于无法直接接触流道，液态水无法得到吹扫，因此水淹问题更加严重。传统气体扩散层以碳纸碳布等多孔材料为主，碳纤维分布无序，孔隙分布具有随机性，因此对水运输的阻力较大且液态水的突破位置无法控制。因此对气体扩散层的孔隙分布及疏水性优化设计成为提高液态水运输效率，解决水淹问题的重要方法。
[0003]现有技术公开了一种有序气体扩散层的结构设计和制造方法。通过双光子微加工系统制造三维结构模板，然后使用微转移塑膜技术制造有序气体扩散层结构。该结构提供了气体和电子传输的最优路径，提高了燃料电池性能，但是该结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有孔隙梯度和疏水梯度的有序结构气体扩散层，其特征在于，所述气体扩散层(1)内设有球形孔隙结构(2)，相邻所述的球形孔隙结构(2)相互连通；所述气体扩散层(1)分为脊区域气体扩散层和流道区域气体扩散层(4)；所述脊区域气体扩散层位于双极板(6)下方；所述流道区域气体扩散层(4)位于流道(7)下方；所述流道区域气体扩散层(4)位于两个脊区域气体扩散层之间；所述球形孔隙结构(2)的孔径从流道区域气体扩散层(4)向脊区域气体扩散层呈现梯度减小分布，用于主动调控液态水从流道处突破；所述脊区域气体扩散层的疏水性高于流道区域气体扩散层(4)的疏水性。2.根据权利要求1所述的具有孔隙梯度和疏水梯度的有序结构气体扩散层，其特征在于，所述球形孔隙结构(2)的孔径在脊区域气体扩散层
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流道区域气体扩散层(4)
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脊区域气体扩散层呈现先梯度增加再梯度减小分布。3.根据权利要求1所述的具有孔隙梯度和疏水梯度的有序结构气体扩散层，其特征在于，所述脊区域气体扩散层的球形孔隙结构(2)中孔隙的球径为20
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50μm；所述流道区域气体扩散层(4)的球形孔隙结构(2)中孔隙的球径为50
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80μm。4.根据权利要求1所述的具有孔隙梯度和疏水梯度的有序结构气体扩散层，其特征在于，所述气体扩散层(1)内球形孔隙结构(2)的孔隙率沿流道区域气体扩散层(4)向脊区域气体...

【专利技术属性】
技术研发人员：张旭，董非，尹必峰，陈鑫，许晟，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：