一种燃料电池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气体扩散层及其制备方法和应用，所述气体扩散层以碳材料、憎水性粘结剂为原料，通过干法模压、激光打孔制备得到无炭纸、有序孔结构的气体扩散层，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、有序孔结构的气体扩散层厚度、孔隙率可控；制备过程简单，条件温和，对设备要求低。将本发明专利技术制备的单层、有序化气体扩散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。明在燃料电池领域具有广泛的应用价值。明在燃料电池领域具有广泛的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池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、有序孔结构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]质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cells，PEMFC)是一种化学能转化为电能的能量转换装置，它的产物只有水，因此环境友好，同时还具备能量转换率高，低温快速启动等优点，在交通运输、家用电源、固定电站等领域具有良好的应用前景，是目前的研究热点。但其商业化还面临着严峻的挑战，在成本、寿命以及比功率等方面有待提高。
[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，具有重要的本文档来自技高网...

【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，所述多孔结构包括微孔和有序大孔；所述微孔的孔径小于1μm，所述大孔的孔径为20
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70μm。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30
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50μm，所述微孔层的孔隙率大于70％，其中，大孔的占比为30％
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35％。3.一种权利要求1
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2任一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和激光穿孔技术制备，所述方法包括如下步骤：步骤一、将原料经机械研磨混合均匀后，依次经过热压、冷却，得到自支撑层；所述原料包括导电碳材料、疏水性聚合物粘结剂；步骤二、利用激光穿孔技术在所述自支撑层上制备有序大孔，得到所述微孔层。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的质量比为1∶0.075
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0.2。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...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯明，王曼丽，齐满满，刘志成，邵志刚，衣宝廉，
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：