[发明专利]一种燃料电池用陶瓷气体扩散层及制备方法

权利要求书

1.一种燃料电池用陶瓷气体扩散层，其特征在于，包括陶瓷基层和微孔层；其中，所述陶瓷基层厚度为1-2 mm，陶瓷基层内均匀分布孔径为100-200μm的微孔，并且垂直于陶瓷面的方向镶嵌导电中空纤维;所述微孔层厚度为50-100μm，贴于陶瓷基层表面。

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池用陶瓷气体扩散层，其特征在于，所述导电中空纤维贯穿陶瓷基层，纤维的直径为200-500μm，端口充分暴露于陶瓷基层。

3.根据权利要求1所述的一种燃料电池用陶瓷气体扩散层，其特征在于，所述微孔层中包括乙炔黑、石墨、碳纳米管，微孔的密度大于10⁷孔/cm³，体积膨胀率为1.2-5，微孔直径为0.1-0.5 μm。

4.如权利要求1-3任一权项所述的一种燃料电池用陶瓷气体扩散层的制备方法，其特征在于，具体制备方法如下：

（1）将氧化铝原料、铝硅质原料球磨4h，然后干燥、过筛，得到粒径150-300μm的混合粉料，其中所述氧化铝原料、铝硅质原料的比例质量为22-45：55-78；

（2）在混合粉料中加入造孔剂、碳纤维、导电中空纤维、盐卤、石膏、纳米二氧化硅、质量浓度为12%的硅酸溶液，通过高速分散均匀为浆状，控制在混合后15min以内将浆状物置于平板模具中，进行失重处理，使浆体中导电中空金属纤维垂直于平板排列；其中混合粉料占浆料的质量比为60%；

（3）等初步凝固将中空金属纤维固定后，进行压制，并加热至150℃处理0.5-3h，从而形成微孔化的陶瓷板，中空金属纤维紧密垂直于陶瓷板方向镶嵌在板内；

（4）对陶瓷板分切为厚度1-2mm的薄板，通过分切，使中空纤维的端口充分暴露，从而使陶瓷薄板两侧贯通；

（5）将导电涂料在陶瓷薄板表面涂布，低温烧制，形成微孔层，得到陶瓷气体扩散层。

5.根据权利要求4所述的一种燃料电池用陶瓷气体扩散层的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述铝硅质原料为焦宝石、莫来石或高铝矾土中的一种或两种以上的组合。

6.根据权利要求4所述的一种燃料电池用陶瓷气体扩散层的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述造孔剂为碳酸氢钠、碳酸氢铵、尿素、聚乙二醇中的一种或两种以上的组合，所述盐卤为海盐卤。

7.根据权利要求4所述的一种燃料电池用陶瓷气体扩散层的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述造孔剂、碳纤维、导电中空纤维、盐卤、石膏和纳米二氧化硅、质量浓度为12%的硅酸溶液的质量比例为1: 1：1-1.6: 1-1.2: 0.1-0.3: 0.2-0.6：15。

8.根据权利要求4所述的一种燃料电池用陶瓷气体扩散层的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述高速分散采用行星高速分散机，转速为600-3500rpm，分散15-60分钟；所述加速向上运动,15-20m/s²加速度向上运动。

9.根据权利要求4所述的一种燃料电池用陶瓷气体扩散层的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述压制压力控制在0.1-0.5MPa，所述中空金属纤维均匀分散，紧密排列。

10.根据权利要求4所述的一种燃料电池用陶瓷气体扩散层的制备方法，其特征在于，步骤（5）中所述导电涂料的组成按重量份:2-10重量份炔黑、13-20重量份石墨、10-15重量份碳纳米管、10-15重量份蔗糖和50重量份质量浓度为15%的聚苯胺分散液组成。