一种具有梯度孔分布的燃料电池气体扩散层及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种具有梯度孔分布的燃料电池气体扩散层及其制备方法，该气体扩散层由至少三种具有不同孔隙结构的自支撑碳膜按照孔隙梯度堆叠形成，气体扩散层内孔隙尺寸分布范围为0.5nm

【技术实现步骤摘要】
一种具有梯度孔分布的燃料电池气体扩散层及其制备方法


[0001]本专利技术属于燃料电池
，具体涉及一种具有梯度孔分布的燃料电池气体扩散层及其制备方法。

技术介绍

[0002]质子交换膜燃料电池因其具有高能量密度、高工作转化效率、低工作温度且环保等诸多独特的优势，被视为最有前景的可替代传统化石能源的能量转化装置，现已广泛应用于交通运输、固定式电源、便携式发电系统等领域。
[0003]质子交换膜燃料电池主要是由气体扩散层、催化剂层和质子交换膜构成，其工作原理为阳极的氢气发生氧化反应产生质子和电子，电子通过外电路与负载相连进行供能，质子通过质子交换膜到达阴极，与氧气发生还原反应生成唯一产物
‑
水。作为质子交换膜燃料电池核心组件之一，气体扩散层主要是将双极板传输的气体顺利运载至相应的催化剂层，同时将电池内部产生的水排出电池。
[0004]目前，气体扩散层主要由微孔层和基底层组成，基底层是对气体扩散层的整体结构起到支撑，而微孔层含有丰富的孔结构，能对水和气体的传输起到分配作用。当电池运行时，水会在阴极催化剂层和气体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有梯度孔分布的燃料电池气体扩散层，其特征在于由至少三种具有不同孔隙结构的自支撑碳膜按照孔隙梯度堆叠形成，气体扩散层内孔隙尺寸分布范围为0.5nm
‑
100μm，气体扩散层的厚度为200
‑
300μm。2.如权利要求1所述的具有梯度孔分布的燃料电池气体扩散层，其特征在于孔隙尺寸小的自支撑碳膜靠近燃料电池催化剂层，孔隙尺寸大的自支撑碳膜靠近燃料电池气体输入端。3.如权利要求1所述的具有梯度孔分布的燃料电池气体扩散层，其特征在于至少三种具有不同孔隙结构的自支撑碳膜具有相同或不同的厚度，其组装成气体扩散层时堆叠层数至少为三层。4.一种具有梯度孔分布的燃料电池气体扩散层的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)将两种以上具有不同孔隙结构的碳材料作为气体扩散层梯度孔结构设计模板，每种碳材料与一定量粘结剂和导电剂混合研磨，之后通过擀片辊压的方法分别制备具有一定厚度的自支撑碳膜；(2)将步骤(1)制备的自支撑碳膜按照一定的组合顺序、组合比例和组合层数进行堆叠、冷轧，得到具有梯度孔分布的气体扩散层，该气体扩散层的厚度为200
‑
300μm，其内部孔隙尺寸分布范围为0.5nm
‑
100μm，其内部孔隙由小到大梯度分布；堆叠冷轧后的自支撑碳膜用作质子交换膜燃料电池气体扩散层，不需要额外的基底层做支撑。5.如权利要求4所述的具有梯度孔分布的燃料电池气体扩散层的制备方法，其特征在于步骤(1)中，碳材料与导电剂、粘结剂按照质量比为(8
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏小利，武超，师帅，周成群，宋丽君，董红政，
申请(专利权)人：洛阳理工学院，
类型：发明
国别省市：