抗燃料电池异常工况的气体扩散层、其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种抗燃料电池异常工况的气体扩散层、其制备方法与应用。所述气体扩散层包括依次层叠且紧密结合的基底层、连结层以及多孔扩散层；基底层的面内热导率和电导率均较高；连结层由多个线型导热、导电材料堆积形成；多孔扩散层结合于连结层所形成的粗糙面；基底层和连结层中设置有多个孔洞结构。本发明专利技术所提供的气体扩散层层叠复合，能够实现热导率与电导率的大幅度提升；基底层实现了优异的面内热导率与面内电导率的同时，连结层通过其网络结构和粗化的界面也实现了层间纵向的高导热、高导电效果，以此构成一个整体的多维导电和导热结构，进而能够充分地抵抗燃料电池的短路和断路工况，具有极其广泛的应用前景。具有极其广泛的应用前景。具有极其广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
抗燃料电池异常工况的气体扩散层、其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，尤其涉及一种抗燃料电池异常工况的气体扩散层、其制备方法与应用。尤其涉及一种抵抗燃料电池短路、断路这种异常工况下的气体扩散层。

技术介绍

[0002]能源储存与转换器件(如锂离子电池，超级电容器，燃料电池等)为人们的生活带来了极大的便利。这些能源储存与转换器件在工作过程中会可能因为操作不当，部件老化而产生断路，以及短路的异常，极端情况。
[0003]例如对于燃料电池而言，短路状态下，能源储存与转换器件的电子传递路径增大，内阻增加，性能出现大幅度的下降。短路情况下，本来已经隔绝在阴阳两极的反应在短路位置处发生完整的反应，产生大量的热，难以及时的排出而造成热失控，严重的会引起火灾。
[0004]针对燃料电池断路，短路的异常工况，现有的技术方案主要通过提高扩散层的面内电导率与热导率来对抗上述工况。面内电导率的提高有利于断路情况下长距离电子传输减小电阻，从而保证断路情况下燃料电池性能的稳定输出；面内热导率的提高有利于断路情况下大量热量的及时扩散，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗燃料电池异常工况的气体扩散层，其特征在于，包括：依次层叠且紧密结合的基底层、连结层以及多孔扩散层，所述基底层和连结层中设置有多个孔洞结构，所述孔洞结构自所述基底层的表面贯通至所述多孔扩散层；所述基底层的面内热导率高于500W
·
m
‑1·
K
‑1，面内电导率高于1
×
104s/m；所述连结层由多个线型导热导电材料堆积形成；所述多孔扩散层结合于所述线型导热导电材料所堆积形成的粗糙面，并具有三维多孔结构，所述三维多孔结构与多个所述孔洞结构连通并形成气体扩散通道。2.根据权利要求1所述的气体扩散层，其特征在于，所述连结层由所述线型导热导电材料无序交织堆积形成。3.根据权利要求1所述的气体扩散层，其特征在于，所述基底层的材质包括石墨烯、碳纳米管、金属中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述连结层的材质包括碳纳米管、金属纤维中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述多孔扩散层的材质包括碳纳米管、碳纤维、纳米碳纤维，石墨烯纳米片中的任意一种或两种以上的组合。4.根据权利要求3所述的气体扩散层，其特征在于，所述线型导热导电材料的长度为10
‑
100μm，直径为5
‑
20nm；和/或，组成所述多孔扩散层的线型材料的长度为1
‑
10μm，直径为5
‑
20nm；和/或，所述基底层发热厚度为15
‑
25μm，连结层的厚度为5
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10μm，多孔扩散层的厚度为50
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150μm。5.根据权利要求1所述的气体扩散层，其特征在于，所述基底层与连结层通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：周小春，宁凡迪，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：