一种阳极自增湿气体扩散层及其制备方法

技术特征：
1.一种阳极自增湿气体扩散层及其制备方法，其特征在于，该气体扩散层中的微孔层是通过喷涂聚四氟乙烯与炭黑的均匀分散乙醇悬浮溶液制备的；其悬浮溶液由下述材料配制而成：接近碳纸侧微孔层，聚四氟乙烯(ptfe)：炭黑(cb)质量比＝3：7(溶剂为100ml乙醇)，远离碳纸侧微孔层，聚四氟乙烯：炭黑质量比＝1：9(溶剂为100ml乙醇)；其悬浮溶液制备流程为：在100ml的乙醇中加入7g炭黑并磁力搅拌30分钟，超声30分钟，重复四次，得到均匀分散液后，加入3g聚四氟乙烯，再进行一次30分钟的磁力搅拌与一次30分钟的超声，最终得到聚四氟乙烯与炭黑的均匀分散悬浮溶液；利用喷枪将上述悬浮溶液均匀喷涂至碳纸上，并通过加热板将乙醇加热挥发得到微孔层，上述操作需要的装置有喷枪，气泵，管式炉，辊压器；喷枪口垂直于碳纸；气泵压力为5kpa；碳纸直接放在管式炉上，管式炉温度为200℃；制备气体扩散层的步骤为：a.将悬浮溶液加入至喷枪中，调节好喷枪口型；b.打开管式炉，将碳纸置于管式炉内，将管式炉加热至200℃，打开气泵，将压力调节至5kpa；c.启动气泵，喷枪中悬浮溶液喷至碳纸上，缓慢移动喷枪，使得悬浮溶液中炭黑以及聚四氟乙烯能够均匀喷至碳纸上；首先使用ptfe：cb质量比为3：7的悬浮溶液，第一层喷涂完毕后，进行第二层的喷涂，更换为ptfe：cb质量比为1：9的悬浮溶液，进行同样操作，其中，使用的碳纸厚度为200μm，喷涂的两层微孔层厚度分别为35μm；d.使用辊压装置，进行辊压操作2-3次，将气体扩散层总厚度压缩至240μm，最终得到一种阳极自增湿气体扩散层。

技术总结
本发明公开了一种阳极自增湿气体扩散层及其制备方法，属于燃料电池技术领域。所述的阳极自增湿气体扩散层为梯度化阳极自增湿气体扩散层，共两层微孔层，其配比由碳纸侧至催化剂层侧，聚四氟乙烯与碳黑的比例为3:7与1:9。其制备方法为喷涂法，通过喷涂的方式将聚四氟乙烯与碳黑的乙醇溶液喷涂至碳纸上后，使用辊压的方式，将其厚度控制在240μm。本发明的阳极自增湿气体扩散层与目前市面上商业气体扩散层相比，在低湿度情况下，有着更高功率，更低阻抗，高疏水性的优点，并且在高湿度条件下能够与阴极气体扩散层产生协同作用，能够实现更好的水管理能力，有效解决高湿度条件下电池因水淹现象导致性能下降的问题，在未来氢燃料电池领域有很大的应用前景。电池领域有很大的应用前景。电池领域有很大的应用前景。


技术研发人员：刘勇 李天涯 朱蔡翰
受保护的技术使用者：北京化工大学
技术研发日：2022.01.05
技术公布日：2022/4/15