申请日2007.11.21
公开(公告)日2009.05.27
IPC分类号H01M8/02; H01M8/10; H01M4/88
摘要
本发明公开了一种燃料电池扩散层的疏水处理方法，旨在提供一种疏水剂的负载量均匀、并能提高气体扩散层的导电性、透气性的气体扩散层的处理方法。它包括扩散层的浸渍疏水剂、晾干、焙烧过程，所述扩散层浸渍聚四氟乙烯乳液过程是在超声波的环境下进行。本发明属于燃料电池零部件制备领域。
权利要求书
【权利要求1】一种燃料电池扩散层的疏水处理方法，包括扩散层的浸渍疏水剂 、晾干、焙烧过程，其特征在于所述扩散层浸渍聚四氟乙烯乳液过程是在超声波的环境下进 行。
【权利要求2】根据权利要求1所述的燃料电池扩散层的疏水处理方法，其特征在 于所述的燃料电池扩散层是碳纤维纸、碳纤维编织布、非织造布或碳黑纸。
【权利要求3】根据权利要求1所述的燃料电池扩散层的疏水处理方法，其特征在 于所述的疏水剂是聚四氟乙烯乳液。
【权利要求4】根据权利要求1所述的燃料电池扩散层的疏水处理方法，其特征在 于所述的在超声波的环境下进行的扩散层浸渍聚四氟乙烯乳液的浸渍时间为1～2min。
【权利要求5】根据权利要求1所述的燃料电池扩散层的疏水处理方法，其特征在 于所述的超声波环境是超声频率为28kHz～100kHz。
【权利要求6】根据权利要求1所述的燃料电池扩散层的疏水处理方法，其特征在 于所述的晾干过程是自然风干过程。
【权利要求7】根据权利要求1所述的燃料电池扩散层的疏水处理方法，其特征在 于所述的焙烧是在温度为300℃～400℃下焙烧1～4h。
说明书
一种燃料电池扩散层的疏水处理方法
技术领域
本发明涉及一种燃料电池扩散层的处理方法，具体地讲是涉及一种燃料电池扩散层的疏 水处理方法。
背景技术
质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC)作为能源领域 的研究热点之一，具有很多的优点，如无污染、无腐蚀、工作温度低等，既可用作车、船和 新型空间飞行器等的电力系统，又可用作便携式、移动式、固定式的发电装置。PEMFC以全 氟磺酸性固体聚合物为电解质，其内部核心部位是膜电极。膜电极是一种多孔的气体扩散电 极，一般由气体扩散层、整平层、催化层以及Nafion膜组成。气体扩散层主要起着支撑整平 层催化层以及提供气体通道、电子通道和排水通道的作用。气体扩散层的质量可以直接膜电 极的性能。因此，制备出高性能的气体扩散层在一定程度上有助于改善膜电极的性能，从而 提高PEMFC的整体性能。常用的气体扩散层材料有碳纤维纸、碳纤维编织布、非织造布及碳 黑纸等。
气体扩散通道是由经过疏水处理的疏水性的孔道充当，而聚四氟乙烯(PTFE)是最常用 的疏水剂。未经疏水处理的孔道充当水的传递通道。理想的扩散层应满足3个因素：良好的 排水性、良好的透气性以及良好的导电性。扩散层的疏水处理可以直接影响着三个因素，进 而影响到整个膜电极的性能。
传统的疏水处理方法是将气体扩散层直接放入疏水剂中浸渍一定时间，然后晾干、焙烧 。这样制得的气体扩散层，疏水剂大多堆积在气体扩散层表面，而无法渗透到气体扩散层内 部，表面疏水剂的过量聚集，影响了气体扩散层本身的导电性和透气性。而且采用这种传统 的处理方法在相同条件下制备得到的气体扩散层浸渍量一致性很差，从而导致制备的膜电极 的一致性差，严重影响PEMFC的稳定性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种疏水剂的负载量均匀、并能提高气体扩散层的导电 性、透气性的气体扩散层的处理方法。
为解决上述技术问题，本发明的发明人在现有技术的基础上进行了大量的研究和创造性 的劳动，研制出了一种有效的燃料电池气体扩散层疏水处理的方法，其步骤包括扩散层浸渍 疏水剂、晾干、焙烧过程，其特征在于所述扩散层的浸渍聚四氟乙烯乳液过程是在超声波的 环境下进行。
所述的燃料电池扩散层是碳纤维纸、碳纤维编织布、非织造布或碳黑纸。
所述的疏水剂是聚四氟乙烯乳液。
所述的在超声波的环境下进行的扩散层浸渍聚四氟乙烯乳液的浸渍时间为1~2min。
所述的超声波环境是超声频率为28kHz~100kHz。
所述的晾干过程是自然风干过程。
所述的焙烧是在温度为300℃~400℃下焙烧1~4h。
本发明将燃料电池气体扩散层在超声波的环境下进行浸渍疏水处理，使得疏水剂在气体 扩散层的表面分布的更加均匀，还可以将疏水剂渗透进气体扩散层内部，提高了膜电极制备 的平行性，有利于增加膜电极性能的稳定性，用本发明的方法处理的气体扩散层制备成膜电 极较传统方法制备的膜电极其透气性和导电性得到了明显的提高。
