[发明专利]一种燃料电池用扩散层的制备方法

说明书

一种燃料电池用扩散层的制备方法，包括如下步骤：取玉米成熟之后的玉米秸秆，去除玉米秸秆的外皮，取玉米秸秆中心柔软部位的秸秆物质，然后将秸秆物质进行干燥；将秸秆物质截成长条状，然后置于极性溶剂中形成极性溶液，进行充分搅拌混合；向极性溶液当中加入陶瓷颗粒、氧化碳材料后进行充分搅拌；然后依次进行打浆抄纸、浸渍树脂、碳化，最终得到扩散层。本申请采用玉米秸秆中心的物质作为纤维状物质取用，然后在极性溶液的作用之下与陶瓷颗粒和氧化碳材料进行混合，陶瓷颗粒有一定的疏水能力，也有拓展孔道的能力，保证这位扩散层的疏通能力，而采用氧化碳材料则是为了增加其与秸秆物质的结合性，形成碳骨架。

技术领域

本申请涉及一种燃料电池用扩散层的制备方法。

背景技术

燃料电池是一种电化学发电装置，它通过电化学反应将化学能直接转化为电能，而非通过热能作为中转介质，因此，燃料电池的能量转化效率非常之高。可以完成燃料电池过程的装置较多，根据电解质的不同，可以分为碱性燃料电池、磷酸型燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池及质子交换膜燃料电池等。

对于质子交换膜燃料电池，在原理上相当于水电解的“逆”装置。其单电池由阳极、阴极和质子交换膜组成，阳极为氢燃料发生氧化的场所，阴极为氧化剂还原的场所，两极都含有加速电极电化学反应的催化剂，质子交换膜作为电解质。工作时相当于一直流电源，其阳极即电源负极，阴极为电源正极。为了加速反应，一般设置在电极和催化剂之间设置扩散层以促进气体的扩散，但是此种设置使得催化剂和扩散层之间反而产生诸多的不利影响，大大的降低了扩散层和催化剂的可用时间。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提出了一种燃料电池用扩散层的制备方法，包括如下步骤：取玉米成熟之后的玉米秸秆，去除玉米秸秆的外皮，取玉米秸秆中心柔软部位的秸秆物质，然后将秸秆物质进行干燥；将秸秆物质截成长条状，然后置于极性溶剂中形成极性溶液，进行充分搅拌混合；向极性溶液当中加入陶瓷颗粒、氧化碳材料后进行充分搅拌；然后依次进行打浆抄纸、浸渍树脂、碳化，最终得到扩散层。本申请采用玉米秸秆中心的物质作为纤维状物质取用，然后在极性溶液的作用之下与陶瓷颗粒和氧化碳材料进行混合，陶瓷颗粒有一定的疏水能力，也有拓展孔道的能力，保证这位扩散层的疏通能力，而采用氧化碳材料则是为了增加其与秸秆物质的结合性，形成碳骨架。

优选的，所述极性溶剂为丙酮。

优选的，所述陶瓷颗粒和氧化碳材料的目数不低于300目。

优选的，所述秸秆物质中的水含量为10-15wt%。本申请为了保证秸秆物质中有自由水，以加强其与溶剂之间的结合性，也便于后期的混合作业。

优选的，还包括聚乙二醇。本申请在组合物中添加聚乙二醇，可以提高各类物质之间的结合程度，促进玉米秸秆、氧化碳材料之间碳骨架的形成，减少后期形成的碳纸的瑕疵，从而保证合成得到的碳纸的质量。

优选的，秸秆物质的质量份数为：30-40份；陶瓷颗粒的质量份数为：1-3份；氧化碳材料的质量份数为：2-5份；聚乙二醇的质量份数为：10-20份；丙酮的质量份数为：150-200份。

优选的，所述浸渍树脂时采用聚四氟乙烯树脂。

优选的，所述秸秆物质的长度为200-1000μm。

优选的，所述陶瓷颗粒为SiC颗粒；所述氧化碳材料为氧化碳黑。

优选的，所述碳化过程分为两阶段，第一阶段的温度为300-400℃，碳化时间为60-90min，第二阶段的温度为800-900℃，碳化时间为30-45min。本申请采用两阶段碳化的方式，避免快速碳化过程中，碳骨架的崩塌，两阶段谈话可以得到形态更加良好的碳骨架。

本申请能够带来如下有益效果：