[发明专利]一种气体扩散层及其制备方法和应用

说明书

本发明特别涉及一种气体扩散层及其制备方法和应用，属于燃料电池技术领域，方法包括：将基底层于浸渍液中进行浸渍预处理，后进行第一干燥，获得预处理基底层；所述浸渍液为憎水剂溶液，所述浸渍时间为20min‑40min；将造孔剂、导电炭黑和憎水剂于分散液中混合，获得微孔层浆料；将所述微孔层浆料通过丝网印刷的方式涂覆于所述预处理基底层浆料，获得气体扩散层；所述涂覆的次数至少为2次，每次涂覆后进行第二干燥和焙烧，通过采用丝网印刷进行多次涂覆微孔层浆料，提高了微孔浆料层的厚度均匀性，增加了GDL与催化层的接触面积，降低了气体扩散层与催化层间的接触电阻，从而达到了提升膜电极性能的要求。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，特别涉及一种气体扩散层及其制备方法和应用。

背景技术

由于汽车总量的不断攀升，污染是在持续加重，所以发展一款新能源车的重要性不言而喻，清洁高效、来源广泛的氢能是中国能源革命的重要方向。发展氢燃料电池汽车，则是推广氢能源使用的突破口，燃料电池车的有点有很多，首先是零排放或近似零排放，减少了机油泄漏带来的水污染，进而降低了温室气体的排放。其还提高了发动机燃烧效率。在运行过程中平稳、无噪声。为推动燃料电池汽车产业加速发展，近来中国连续出台政策指导。

作为燃料电池车的核心部件，质子交换膜燃料电池(PEMFC)，其性能的优劣，直接影响燃料电池车的整体性能，而在质子交换膜燃料电池(PEMFC)中，气体扩散层(GDL)的性能，同样影响质子交换膜燃料电池的综合性能。

在评价GDL过程中，其厚度均匀性是一个很重要的指标，厚度均匀性影响其孔隙率及孔径分布，进而影响电池的整体性能，所以制备一款有良好厚度均匀性的气体扩散层，以确保不影响膜电极的性能是十分重要的。

发明内容

本申请的目的在于提供一种气体扩散层及其制备方法和应用，以提高气体扩散层的厚度均匀性，进而提供燃料电池的性能。

本发明实施例提供了一种气体扩散层的制备方法，所述方法包括：

将基底层于浸渍液中进行浸渍预处理，后进行第一干燥，获得预处理基底层；所述浸渍液为憎水剂溶液，所述浸渍时间为20min-40min；

将造孔剂、导电炭黑和憎水剂于分散液中混合，获得微孔层浆料；

将所述微孔层浆料通过丝网印刷的方式涂覆于所述预处理基底层浆料，获得气体扩散层；所述涂覆的次数至少为2次，每次涂覆后进行第二干燥和焙烧。

可选的，所述第二干燥的温度为55℃-65℃，所述第二干燥的时间为50min-70min，所述焙烧的温度为250℃-350℃，所述焙烧的时间为150min-210min。

可选的，所述气体扩散层的微孔层中憎水剂的重量含量为15％-30％。

可选的，所述憎水剂溶液包括聚四氟乙烯溶液、聚偏氟乙烯溶液和四氟乙烯与乙烯的共聚物溶液中的至少一种，所述憎水剂溶液的溶剂为乙醇、异丙醇和乙二醇中的至少一种；所述基底层为碳纸或碳布。

可选的，所述预处理基底层的憎水剂的质量含量为2％-10％。

可选的，所述第一干燥的温度为55℃-65℃，所述第一干燥的时间为50min-70min。

可选的，所述造孔剂包括乙二醇、碳酸铵和碳酸氢铵中的至少一种；

所述导电炭黑包括乙炔黑、Vulcan XC-72、Black pearls和碳纳米管中的至少一种；

所述憎水剂包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯和四氟乙烯与乙烯的共聚物中的至少一种；

所述分散液包括乙醇、异丙醇和乙二醇中的至少一种。