【技术实现步骤摘要】
本申请涉及气体扩散层的，尤其涉及一种微孔层水性浆料及其制备方法和气体扩散层。
技术介绍
1、气体扩散层作为燃料电池电堆的重要组成部件，起到传气排水传导电子的作用。
2、现有市场中气体扩散层主流的制备方法是将导电碳粉材料调配成水性微孔层浆料，涂敷在碳纸基底上再经过干燥烧结制备而成。常规水性微孔层浆料主要使用炉黑、乙炔黑、科琴黑等表面缺陷多、晶界密度高的导电碳粉作为主体材料，此类型导电碳粉含氧量较高，容易调配成稳定的水性浆料。
3、但是，通过此类材料制备的气体扩散层容易因启停、反极等工况造成微孔层的碳材料发生腐蚀，导致催化层界面接触电阻增加，电池性能加速衰减，因此，亟待研发一种适用于启停、反极等工况，能够减少微孔层的碳材料发生腐蚀的微孔层水性浆料。
技术实现思路
1、有鉴于此，本申请提供一种微孔层水性浆料及其制备方法和气体扩散层，旨在改善现有水性浆料制备的气体扩散层容易因启停、反极等工况造成微孔层的碳材料发生腐蚀，导致催化层界面接触电阻增加，电池性能加速衰减问题。
2、第一方面，本申请实施例提供一种微孔层水性浆料，包括如下质量份的组分：
3、以水性溶剂按照100份计，导电碳粉5-20份、分散剂a 0.2-10份、分散剂b 0.2-10份、消泡剂0.1-1份、聚醚类增稠剂0.1-10份、粘结剂10-100份、造孔剂1-100份；
4、其中，所述导电碳粉的拉曼光谱碳峰无序度id/ig值为0.1-1.5；所述分散剂a为芳香族非离子型
5、本申请实施例提供一种微孔层水性浆料，以表面缺陷少、晶界密度低的导电碳粉作为主体材料，选择分散剂a与分散剂b，分散剂a为芳香族非离子型分散剂，以使导电碳粉浸润在水性溶剂中；分散剂b为两性离子型分散剂，以使导电碳粉高度分散在水性溶剂中，降低导电碳粉的团聚程度；选择聚醚类增稠剂，聚醚类增稠剂的羟基含量为0.001wt％-3wt％，从而保证在水性溶剂中具有一定的溶解度，同时可避免导电碳粉与其余组分发生团聚凝胶。可选地，在本申请的一些实施例中，所述聚醚类增稠剂的分子量为10,000-5,000,000，优选200,000-2,000,000。增稠剂的分子量对浆料粘度及浆料稳定性相关。分子量过高的增稠剂不易溶解分散导致浆料粘度过高。增稠剂分子量过低起不到固定浆料组分的作用。可选地，在本申请的一些实施例中，所述聚醚类增稠剂包括聚醚多元醇、聚乙二醇、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚醚醚酮、纤维素、聚环醚中的一种或多种。
6、可选地，在本申请的一些实施例中，所述导电碳粉为炉黑、乙炔黑、科琴黑、石墨化炭黑、石墨烯、石墨、碳纳米管、碳纤维等高导电碳粉中的一种或多种。
7、可选地，在本申请的一些实施例中，所述导电碳粉的基元颗粒平均粒径为20nm-10μm。
8、可选地，在本申请的一些实施例中，所述微孔层水性浆料的粘度为500-8000mpa·s。
9、可选地，在本申请的一些实施例中，所述微孔层水性浆料的粒度为0.3-10μm。
10、可选地，在本申请的一些实施例中，所述粘结剂为含氟粘结剂包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、全氟磺酸基树脂、乙烯—四氟乙烯共聚物、四氟乙烯—六氟丙烯共聚物、四氟乙烯—六氟丙烯—偏氟乙烯共聚物中至少一种或与其他粘结剂的组合。可选地，在本申请的一些实施例中，所述造孔剂包括如：氯化铵、碳酸铵、碳酸氢铵、草酸铵、聚苯乙烯、聚乙二醇、聚甲基丙烯酸甲酯等材料，在350℃及以下空气中可完全气化的有机、无机物。可选地，在本申请的一些实施例中，还包括消泡剂，所述消泡剂包括聚醚类消泡剂、有机硅消泡剂、聚醚改性消泡剂等。
11、第二方面，本申请实施例提供一种微孔层水性浆料的制备方法，包括如下步骤：
12、s100、向去离子水中加入分散剂a、分散剂b和消泡剂，搅拌至完全溶解；
13、s200、在搅拌下加入导电碳粉，待分散均匀；
14、s300、然后再高速均质分散，获得碳浆料；
15、s400、向碳浆料中加入粘结剂，获得通过粘结剂均匀包裹导电碳粉的包裹浆料；
16、s500、向包裹浆料中加入聚醚类增稠剂和造孔剂，搅拌均匀，获得分散均匀的水性浆料。
17、本申请实施例公开的一种微孔层水性浆料的制备方法，该工艺方法使得浆料在低粘度下均质可降低能耗，也可粘结剂、增稠剂等高分子组分在高速均质过程中破乳和分子链断裂，从而使得微孔层水性浆料能够保持长久均一、稳定高度分散的状态。
18、第三方面，本申请实施例提供一种气体扩散层，采用如下方法制备：
19、提供前述的水性浆料：
20、将水性浆料通过喷涂、丝网、刮涂或者直涂涂覆在经过ptfr疏水化后的碳纤维纸一侧，在一定温度下干燥，再经烧结，制得燃料电池用气体扩散层。
21、本申请实施例公开的一种气体扩散层，该气体扩散层表面平整度高，无裂纹、无颗粒。
22、可选地，在本申请的一些实施例中，所述气体扩散层的拉曼光谱碳峰无序度id/ig值为0.1-1.5。
23、本申请的有益之处在于：提供了一种微孔层水性浆料及其制备方法和气体扩散层，有助于改善现有水性浆料制备的气体扩散层容易因启停、反极等工况造成微孔层的碳材料发生腐蚀，导致催化层界面接触电阻增加，电池性能加速衰减问题。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种微孔层水性浆料，其特征在于，包括如下质量份的组分：
2.如权利要求1所述的一种微孔层水性浆料，其特征在于，所述聚醚类增稠剂的分子量为10,000-5,000,000。
3.如权利要求2所述的一种微孔层水性浆料，其特征在于，所述聚醚类增稠剂包括聚醚多元醇、聚乙二醇、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚醚醚酮、纤维素、聚环醚中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的一种微孔层水性浆料，其特征在于，所述导电碳粉为炉黑、乙炔黑、科琴黑、石墨化炭黑、石墨烯、石墨、碳纳米管、碳纤维等高导电碳粉中的一种或多种。
5.如权利要求4所述的一种微孔层水性浆料，其特征在于，所述导电碳粉的基元颗粒平均粒径为20nm-10μm，所述基元颗粒平均粒径为碳粉材料结构中最小可分辨颗粒大小。
6.如权利要求1所述的一种微孔层水性浆料，其特征在于，所述微孔层水性浆料的粘度为500-8000mpa·s。
7.如权利要求1所述的一种微孔层水性浆料，其特征在于，所述微孔层水性浆料的粒度为0.3-10μm。
8.如权利要求1所述的一种微孔层水性
9.如权利要求1所述的一种微孔层水性浆料，其特征在于，所述造孔剂包括氯化铵、碳酸铵、碳酸氢铵、草酸铵、聚苯乙烯、聚乙二醇、聚甲基丙烯酸甲酯中一种或多种。
10.如权利要求1所述的一种微孔层水性浆料，其特征在于，所述消泡剂包括聚醚类消泡剂、有机硅消泡剂、聚醚改性消泡剂中一种或多种。
11.如权利要求1-10任意一项所述的一种微孔层水性浆料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
12.一种气体扩散层，其特征在于，采用如下方法制备：
13.如权利要求12所述的一种气体扩散层，其特征在于，所述气体扩散层的拉曼光谱碳峰无序度ID/IG值为0.1-1.5。
...【技术特征摘要】
1.一种微孔层水性浆料，其特征在于，包括如下质量份的组分：
2.如权利要求1所述的一种微孔层水性浆料，其特征在于，所述聚醚类增稠剂的分子量为10,000-5,000,000。
3.如权利要求2所述的一种微孔层水性浆料，其特征在于，所述聚醚类增稠剂包括聚醚多元醇、聚乙二醇、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚醚醚酮、纤维素、聚环醚中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的一种微孔层水性浆料，其特征在于，所述导电碳粉为炉黑、乙炔黑、科琴黑、石墨化炭黑、石墨烯、石墨、碳纳米管、碳纤维等高导电碳粉中的一种或多种。
5.如权利要求4所述的一种微孔层水性浆料，其特征在于，所述导电碳粉的基元颗粒平均粒径为20nm-10μm，所述基元颗粒平均粒径为碳粉材料结构中最小可分辨颗粒大小。
6.如权利要求1所述的一种微孔层水性浆料，其特征在于，所述微孔层水性浆料的粘度为500-8000mpa·s。
7.如权利要求1所述的一种微孔层水性浆料，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：李中爽，颜聿聪，李子坤，黄友元，
申请(专利权)人：深圳市贝特瑞新能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。