[发明专利]一种梯度化扩散层及其制备方法

权利要求书

1.一种梯度化扩散层的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

S1、建立三维模型；在计算机中使用三维建模软件制备出三维模型，并将三维模型文件导入3D打印设备；

S2、配置打印墨水；使用GO纳米片活性颗粒与溶剂、憎水剂、分散剂、生孔剂、增稠剂混合制备打印墨水待用；

S3、3D打印；将制备好的墨水装入针筒中，设置打印参数和路线，按照设计的模型进行打印，制备出气体扩散层GDL的宏观多孔结构；

S4、烧结干燥；在氮气气氛保护下，在250-300℃条件下对成型的气体扩散层GDL进行干燥定型，除去其中的水分。

2.根据权利要求1所述的一种梯度化扩散层的制备方法，其特征在于：建立三维模型包括以下步骤：

S11、在计算机中使用SolidWorks建立所制备的三维模型，对建立的模型进行分层预处理；

S12、将STL文件导入Cura中，设置参数并进行切片处理，保存并导出相应的SLM格式文件；

S13、将S12中得到的SLM文件导入3D打印设备。

3.根据权利要求1所述的一种梯度化扩散层的制备方法，其特征在于：配置打印墨水包括以下步骤：

S21、称取0.5gGO纳米片活性颗粒中加入适量无水乙醇，研磨细化，干燥备用；

S22、称取去离子水、增稠剂、分散剂、生孔剂、憎水剂，其中GO纳米片活性颗粒：无水乙醇：去离子水：增稠剂：分散剂：生孔剂：憎水剂＝1：8：12：0.5：0.1：0.2：0.1，进行混合，震荡搅拌；

S23、将S21和S22的产物进行混合，震荡搅拌，均匀化处理获得打印墨水。

4.根据权利要求1所述的一种梯度化扩散层的制备方法，其特征在于：溶剂包括聚甲醇、乙醇、异丙醇与去离子水的任意一种或多种组合。

5.根据权利要求1所述的一种梯度化扩散层的制备方法，其特征在于：憎水剂包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、四氟乙烯与乙烯的共聚物中的任意一种或多种组合。

6.根据权利要求1所述的一种梯度化扩散层的制备方法，其特征在于：分散剂包括乙醇、异丙醇、乙二醇、六氟异丙醇中的任意一种或多种组合。

7.根据权利要求1所述的一种梯度化扩散层的制备方法，其特征在于：生孔剂包括硝酸铵、碳酸铵、硫酸铵和碳酸氢铵中的任意一种或多种组合。

8.根据权利要求1所述的一种梯度化扩散层的制备方法，其特征在于：增稠剂包括羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、聚丙烯酸钠和聚丙烯酰胺中的任意一种或多种组合。

9.一种梯度化扩散层，使用如权利要求1-8任一项所述的方法制备，包括支撑层和微孔层，其特征在于，支撑层和微孔层为一体化结构；气体扩散层孔隙率在垂直于气体扩散层方向呈梯度性变化；微孔层上的孔隙网络均为通孔；微孔层上的孔隙网络均匀有序地分布在整个气体扩散层GDL上。

10.根据权利要求1所述的一种梯度化扩散层，其特征在于，气体扩散层GDL使用直接墨水书写3D打印技术或光固化3D打印技术制备。