[发明专利]一种具有亲疏水结构的气体扩散层在燃料电池中的应用

权利要求书

1.一种具有亲疏水结构的气体扩散层在燃料电池中的应用，其特征在于，所述亲疏水结构的气体扩散层作为阴极气体扩散层和阳极气体扩散层应用在燃料电池中，所述具有亲疏水结构的气体扩散层包括亲水区和疏水区，所述亲水区为仅由亲水剂处理后的气体扩散层局部区域，所述疏水区为由亲水剂、疏水剂先后处理后的气体扩散层局部区域；相邻亲水区通过疏水区间隔开；

所述亲水剂为具有氧化性的溶液，所述疏水剂包括聚四氟乙烯乳液、氟化乙烯丙烯共聚物、聚偏氟乙烯乳液或聚六氟丙烯乳液中的任意一种或至少两种的组合。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述燃料电池包括：

膜电极总成，包括所述阳极气体扩散层、所述阴极气体扩散层、阳极催化层、阴极催化层和质子交换膜，所述质子交换膜夹置于所述阳极催化层和所述阴极催化层之间，所述阳极催化层的外侧表面与所述阳极气体扩散层压合，所述阴极催化层的外侧表面与所述阴极气体扩散层压合；

阳极板，位在所述膜电极总成的阳极气体扩散层的外侧表面；和

阴极板，位在所述膜电极总成的阴极气体扩散层的外侧表面。

3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述疏水区为多个，每个疏水区的面积大小呈以下变化：

在预设方向上呈梯度依次增大，或呈梯度依次减小；或者，

呈中间大四周小，或四周小中间大。

4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述亲水剂为过氧化氢、高锰酸钾或重铬酸钾。

5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述亲水剂为质量浓度为30％的过氧化氢溶液。

6.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述疏水剂为聚四氟乙烯乳液，所述聚四氟乙烯乳液为由聚四氟乙烯乳液、异丙醇、丙三醇按10：85：5的比例混合后稀释得到的质量分数为20％的乳液。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述聚四氟乙烯乳液的质量分数为20wt％。

8.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述具有亲疏水结构的气体扩散层的接触角差值30°。

9.根据权利要求1至8中任意一项所述的应用，其特征在于，所述具有亲疏水结构的气体扩散层的制备方法包括以下步骤：

S1、预处理：将待处理气体扩散层浸在去离子水中，超声振荡后，自然晾干；

S2、亲水化处理：将晾干的待处理气体扩散层浸入亲水剂中，加热至75℃～85℃，并保温1.5～2.5h，用去离子水冲洗2～4次，在去离子水中超声震荡，干燥；接着，将干燥后的气体扩散层于400℃～500℃下煅烧1.5～2.5h，去离子清洗、干燥，得到亲水性气体扩散层，备用；

S3、疏水化处理：将所述亲水性气体扩散层按照预设的区域进行亲疏水区域划分，将疏水剂涂覆在疏水区上，并沿所述亲水性气体扩散层的厚度方向抽气干燥，反复涂覆干燥2～4次；接着，将干燥后的气体扩散层于115℃～125℃下保温0.5～1.5h，用去离子水冲洗2～4次，晾干；接着，将晾干的气体扩散层于350℃～400℃下煅烧1.5～2.5h，得到具有亲疏水结构的气体扩散层。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，在步骤S3中，所述疏水剂的涂覆方法包括刮涂法、丝网印刷法、涂布法或喷涂法。