[发明专利]一种抗反极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抗反极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：将第一水电解催化剂加入第一分散液中进行分散，后加入第一憎水剂，获得浸渍溶液；将基底层置于浸渍溶液中进行浸渍操作，后进行干燥和焙烧，获得预处理基底层；浸渍操作至少包括一次浸渍；获得微孔层浆料；将微孔层浆料覆盖于预处理基底层一侧，获得料坯；将料坯进行热处理，获得抗反极气体扩散层；该气体扩散层拥一定的抗反极能力，以确保反极过程中气体扩散层具有良好的稳定性，使得电池反极前后拥有良好的性能。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，特别涉及一种抗反极气体扩散层及其制备方法和应用。

背景技术

目前，世界上汽车的保有量持续增长，而传统的燃油汽车对燃油的依赖十分巨大以及对环境污染日益增加，大约17％的二氧化碳排放来自汽车和卡车。而由于质子交换膜燃料电池以氢气为燃料，不会生成污染物如SO_X、NO_X、CO、CO₂等，因此为解决汽车产生的环境问题以及能源问题提供了一个新的方案。

膜电极组件是质子交换膜燃料电池最核心的部分，它是燃料电池产生电流的核心组件，其被誉为燃料电池的“心脏”，是发生电化学反应的核心场所，膜电极的好坏决定了电池的性能。膜电极组件通常由质子交换膜、阳极催化层、阴极催化层、阳极气体扩散层以及阴极气体扩散层组成。

气体扩散层由基底层和微孔层构成，作用主要有将反应气体传入催化层、及时将反应产生的水排出、支撑催化层、将反应放出的热量及时散出以及传递电子。气体扩散层作为气体和水传输的主要场所，其衰退是影响质子交换膜燃料电池寿命的重要因素之一。

车用燃料电池在使用过程中，会发现缺氢气的情况，从而导致反极事故，此类反极事故的出现会在电池阳极产生极高的阳极电势，导致阳极催化层和气体扩散层不可避免的发生电化学腐蚀，导致气体扩散层发生衰退，最终极大地降低电池的性能。

发明内容

本申请的目的在于提供一种抗反极气体扩散层及其制备方法和应用，以提升气体扩散层的抗反极能力，进而确保反极过程中气体扩散层具有良好的稳定性，使得电池反极前后拥有良好的性能。

本发明实施例提供了一种抗反极气体扩散层的制备方法，所述方法包括：

将第一水电解催化剂加入第一分散液中进行分散，后加入第一憎水剂，获得浸渍溶液；

将基底层置于所述浸渍溶液中进行浸渍操作，后进行干燥和焙烧，获得预处理基底层；所述浸渍操作至少包括一次浸渍；

获得微孔层浆料；

将所述微孔层浆料覆盖于所述预处理基底层一侧，获得料坯；

将所述料坯进行热处理，获得抗反极气体扩散层。

可选的，所述浸渍中，单次浸渍的时间为20min-30min。

可选的，所述干燥的温度为60℃-80℃。

可选的，所述焙烧的温度为300℃-400℃。

可选的，所述预处理基底层中第一憎水剂的含量为1wt％-15wt％。

可选的，所述预处理基底层中第一水电解催化剂的载量为1μg/cm²-20μg/cm²。

可选的，所述第一水电解催化剂包括：含有铱的单质的纳米材料催化剂、含有铱的单质氧化物的纳米材料催化剂、含有铱的单质氢氧化物的纳米材料催化剂、含有钌的单质的纳米材料催化剂、含有钌的单质氧化物的纳米材料催化剂和含有钌的单质氢氧化物的纳米材料催化剂中的至少一种。

可选的，所述第一分散液包括乙醇、异丙醇、乙二醇和六氟异丙醇中的至少一种。