CN112133931A - 质子交换膜燃料电池气体扩散层双层微孔层的制备方法 - Google Patents

质子交换膜燃料电池气体扩散层双层微孔层的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了质子交换膜燃料电池气体扩散层双层微孔层的制备方法，涉及质子交换膜燃料电池技术领域；为了解决制备过程中繁琐且温度高时间长的问题；具体包括如下步骤：将两种不同调配比例的有机硅氧烷和碳纳米材料溶解于有机溶剂中搅拌，搅拌混合，超声形成两种均匀的悬浊液；在疏水处理的支撑层的某一侧刮涂、喷涂或丝网印刷PDMS含量低的悬浊液，直至碳纳米材料的担载量为0.5mg/cm2，干燥，得样品A。本发明通过调配有机硅氧烷和碳纳米材料的有机溶剂，在疏水处理后的支撑层表面刮涂、喷涂或丝网印刷形成亲疏水性不同的质子交换膜燃料电池气体扩散层双层微孔层，制备简单，反应条件温和，适合大规模生产。

Description

质子交换膜燃料电池气体扩散层双层微孔层的制备方法
技术领域
本发明涉及质子交换膜燃料电池技术领域，尤其涉及质子交换膜燃料电池气体扩散层双层微孔层的制备方法。
背景技术
气体扩散层（GDL）和气体流道相连的第一层是支撑层(GB)，它主要是碳纸或碳布，一般厚度约为100-400μm，它的作用是气体分布器和集流体；第二层是薄的微孔层（MPL），它的厚度一般为10-100μm，一般为单层，两层或三层，它包括碳粉和疏水性或者亲水性试剂。气体扩散层的作用是气体传输、低电阻下传导电子和低湿度情况下保持膜的湿润状态，高湿度下减缓水淹。水淹状态减少了电化学反应的催化位点，阻碍了反应物的传输，所以商业化GDL具有较好的疏水性，但在低湿度下，质子交换膜的质子传输速率随着湿度的降低明显下降，所以要求GDL在低湿度下具有良好的保水性能。
经检索，中国专利申请号为CN200510047370.1的专利，公开了一种低温燃料电池用气体扩散层及其制备方法，气体扩散层由基底层和微孔层组成，所述微孔层由二种或二种以上导电碳材料混合而成；低温燃料电池用气体扩散层的制备方法为：按比例取二种或二种以上导电碳材料均匀混合成复合导电材料，将该复合导电材料与憎水剂在溶剂中分散均匀，形成浆料；将此浆料均匀的制备到经过憎水处理的多孔导电基底的一侧或两侧；最后经过热处理形成气体扩散层。上述专利中的低温燃料电池用气体扩散层及其制备方法存在以下不足：制备期间需要经过两次热处理，且制备过程中温度较高时间长，较为繁琐。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的质子交换膜燃料电池气体扩散层双层微孔层的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
质子交换膜燃料电池气体扩散层双层微孔层的制备方法，包括如下步骤：
S1：将两种不同调配比例的有机硅氧烷和碳纳米材料溶解于有机溶剂中搅拌，搅拌混合，超声形成两种均匀的悬浊液；
S2：在疏水处理的支撑层的某一侧刮涂、喷涂或丝网印刷PDMS含量低的悬浊液，直至碳纳米材料的担载量为0.5mg/cm2，干燥，得样品A；
S3：将样品置于干燥箱中，160℃下烧结10min，得到单层气体扩散层微孔层；
S4：在单层气体扩散层微孔层上喷涂或丝网印刷PDMS含量高的悬浊液，直至碳纳米材料的担载量为0.5/cm2，干燥，得样品B；
S5：将样品B置于干燥箱中，160℃下烧结10min，得到气体扩散层双层微孔层。
优选地：所述有机硅氧烷为聚二甲基硅氧烷、聚甲基硅氧烷、α，ω-二羟基聚硅氧烷中的一种或两种以上。
优选地：所述碳纳米材料为碳黑、乙炔黑、碳纳米管中、石墨粉的一种或两种以上。
优选地：所述有机硅氧烷和碳纳米材料的第一种调配比例为1：1，有机硅氧烷为浓度3wt%的聚二甲基硅氧烷。
优选地：所述有机溶剂为四氢呋喃、氯仿、二氯甲烷、甲苯、二甲醚、四氯化碳中的一种或两种以上。
优选地：所述有机硅氧烷和碳纳米材料的第二种调配比例为10：3，有机硅氧烷为浓度10wt%的聚二甲基硅氧烷。
优选地：所述干燥的方式为自然晾干或经45℃-70℃热风吹干。
优选地：所述单层气体扩散层微孔层中有机硅氧烷和碳纳米材料占有机溶剂的用量分别为1wt%-10wt%和1wt%-40wt%，有机硅氧烷和碳纳米材料的用量比例为10%wt%-100wt%。
优选地：所述气体扩散层双层微孔层中有机硅氧烷和碳纳米材料占有机溶剂的用量分别为1wt%-30wt%和1wt%-40wt%，有机硅氧烷和碳纳米材料的用量比例为10%wt%-100wt%。
本发明的有益效果为：
1.本发明通过调配有机硅氧烷和碳纳米材料的有机溶剂，在疏水处理后的支撑层表面刮涂、喷涂或丝网印刷形成亲疏水性不同的质子交换膜燃料电池气体扩散层双层微孔层，制备简单，反应条件温和，适合大规模生产。
2.本发明制备的双层微孔层具有不同的亲疏水性，靠近支撑层偏疏水，靠近催化层偏亲水，既可以保障高湿度下GDL较好的排水效果，减缓水淹，也可以保障低湿度下GDL较好的保水效果，有利于质子传输，有利于提高电池运行的稳定性，提高气体扩散层的耐久性，延长燃料电池寿命。
3.本发明制备过程中基于聚二甲基硅氧烷、聚甲基硅氧烷、α，ω-二羟基聚硅氧烷等有机硅氧烷在热处理条件下分解为分子量较小的物质，从而降低微孔层的表面张力，并与碳黑、乙炔黑、碳纳米管等碳纳米材料形成微纳结构，增大其粗糙度，结合紧密，从而实现微孔层的超疏水，其接触角一般在150°以上。
附图说明
图1为本发明提出的质子交换膜燃料电池气体扩散层双层微孔层的制备方法的流程示意图；
图2为质子交换膜燃料电池气体扩散层结构示意图；
图3为本发明提出的质子交换膜燃料电池气体扩散层双层微孔层的制备方法的实施例1-3和比较例制备的微孔层的电池性能测试对比图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。
实施例1：
质子交换膜燃料电池气体扩散层双层微孔层的制备方法，如图1-3所示，包括如下步骤：
S1：将两种不同调配比例的有机硅氧烷和碳纳米材料溶解于有机溶剂中搅拌，搅拌混合，超声形成两种均匀的悬浊液；
S2：在疏水处理的支撑层的某一侧刮涂、喷涂或丝网印刷PDMS含量低的悬浊液，直至碳纳米材料的担载量为0.5mg/cm2，干燥，得样品A；
S3：将样品置于干燥箱中，160℃下烧结10min，得到单层气体扩散层微孔层；
S4：在单层气体扩散层微孔层上喷涂或丝网印刷PDMS含量高的悬浊液，直至碳纳米材料的担载量为0.5/cm2，干燥，得样品B；
S5：将样品B置于干燥箱中，160℃下烧结10min，得到气体扩散层双层微孔层。
所述有机硅氧烷为聚二甲基硅氧烷、聚甲基硅氧烷、α，ω-二羟基聚硅氧烷中的一种或两种以上，优选的，本实施例中有机硅氧烷为聚二甲基硅氧烷。
所述碳纳米材料为碳黑、乙炔黑、碳纳米管中、石墨粉的一种或两种以上，优选的，本实施例中碳纳米材料为碳黑。
所述有机硅氧烷和碳纳米材料的第一种调配比例为1：1，有机硅氧烷为浓度3wt%的聚二甲基硅氧烷。
所述有机溶剂为四氢呋喃、氯仿、二氯甲烷、甲苯、二甲醚、四氯化碳中的一种或两种以上，优选的，本实施例中有机溶剂为四氢呋喃。
所述有机硅氧烷和碳纳米材料的第二种调配比例为10：3，有机硅氧烷为浓度10wt%的聚二甲基硅氧烷。
所述干燥的方式为自然晾干或经45℃-70℃热风吹干。
所述单层气体扩散层微孔层中有机硅氧烷和碳纳米材料占有机溶剂的用量分别为1wt%-10wt%、1wt%-40wt%，优选分别为1wt%-5wt%和2wt%-10wt%，有机硅氧烷和碳纳米材料的用量比例为10%wt%-100wt%，优选为80wt%-100wt%。
所述气体扩散层双层微孔层中有机硅氧烷和碳纳米材料占有机溶剂的用量分别为1wt%-30wt%和1wt%-40wt%，优选分别为5wt%-20wt%、2wt%-10wt%，有机硅氧烷和碳纳米材料的用量比例为10%wt%-100wt%，优选为80wt%-300wt%。
本实施例在使用时，通过调配有机硅氧烷和碳纳米材料的有机溶剂，在疏水处理后的支撑层表面刮涂、喷涂或丝网印刷形成亲疏水性不同的质子交换膜燃料电池气体扩散层双层微孔层。
实施例2：
质子交换膜燃料电池气体扩散层双层微孔层的制备方法，如图1-3所示，包括如下步骤：
S1：将两种不同调配比例的有机硅氧烷和碳纳米材料溶解于有机溶剂中搅拌，搅拌混合，超声形成两种均匀的悬浊液；
S2：在疏水处理的支撑层的某一侧刮涂、喷涂或丝网印刷PDMS含量低的悬浊液，直至碳纳米材料的担载量为0.5mg/cm2，干燥，得样品A；
S3：将样品置于干燥箱中，160℃下烧结10min，得到单层气体扩散层微孔层；
S4：在单层气体扩散层微孔层上喷涂或丝网印刷PDMS含量高的悬浊液，直至碳纳米材料的担载量为0.5/cm2，干燥，得样品B；
S5：将样品B置于干燥箱中，160℃下烧结10min，得到气体扩散层双层微孔层。
所述有机硅氧烷为聚二甲基硅氧烷、聚甲基硅氧烷、α，ω-二羟基聚硅氧烷中的一种或两种以上，优选的，本实施例中有机硅氧烷为聚二甲基硅氧烷。
所述碳纳米材料为碳黑、乙炔黑、碳纳米管中、石墨粉的一种或两种以上，优选的，本实施例中碳纳米材料为碳黑。
所述有机硅氧烷和碳纳米材料的第一种调配比例为2：3，有机硅氧烷为浓度2wt%的聚二甲基硅氧烷。
所述有机溶剂为四氢呋喃、氯仿、二氯甲烷、甲苯、二甲醚、四氯化碳中的一种或两种以上，优选的，本实施例中有机溶剂为四氢呋喃。
所述有机硅氧烷和碳纳米材料的第二种调配比例为15：3，有机硅氧烷为浓度15wt%的聚二甲基硅氧烷。
所述干燥的方式为自然晾干或经45℃-70℃热风吹干。
所述单层气体扩散层微孔层中有机硅氧烷和碳纳米材料占有机溶剂的用量分别为1wt%-10wt%、1wt%-40wt%，优选分别为1wt%-5wt%和2wt%-10wt%，有机硅氧烷和碳纳米材料的用量比例为10%wt%-100wt%，优选为80wt%-100wt%。
所述气体扩散层双层微孔层中有机硅氧烷和碳纳米材料占有机溶剂的用量分别为1wt%-30wt%和1wt%-40wt%，优选分别为5wt%-20wt%、2wt%-10wt%，有机硅氧烷和碳纳米材料的用量比例为10%wt%-100wt%，优选为80wt%-300wt%。
实施例3
质子交换膜燃料电池气体扩散层双层微孔层的制备方法，如图1-3所示，包括如下步骤：
S1：将两种不同调配比例的有机硅氧烷和碳纳米材料溶解于有机溶剂中搅拌，搅拌混合，超声形成两种均匀的悬浊液；
S2：在疏水处理的支撑层的某一侧刮涂、喷涂或丝网印刷PDMS含量低的悬浊液，直至碳纳米材料的担载量为0.5mg/cm2，干燥，得样品A；
S3：将样品置于干燥箱中，160℃下烧结10min，得到单层气体扩散层微孔层；
S4：在单层气体扩散层微孔层上喷涂或丝网印刷PDMS含量高的悬浊液，直至碳纳米材料的担载量为0.5/cm2，干燥，得样品B；
S5：将样品B置于干燥箱中，160℃下烧结10min，得到气体扩散层双层微孔层。
所述有机硅氧烷为聚二甲基硅氧烷、聚甲基硅氧烷、α，ω-二羟基聚硅氧烷中的一种或两种以上，优选的，本实施例中有机硅氧烷为聚二甲基硅氧烷。
所述碳纳米材料为碳黑、乙炔黑、碳纳米管中、石墨粉的一种或两种以上，优选的，本实施例中第一种调配碳纳米材料为乙炔黑，第二种调配碳纳米材料为碳黑。
所述有机硅氧烷和碳纳米材料的第一种调配比例为3：1，有机硅氧烷为浓度6wt%的聚二甲基硅氧烷。
所述有机溶剂为四氢呋喃、氯仿、二氯甲烷、甲苯、二甲醚、四氯化碳中的一种或两种以上，优选的，本实施例中有机溶剂为四氢呋喃。
所述有机硅氧烷和碳纳米材料的第二种调配比例为3：1，有机硅氧烷为浓度9wt%的聚二甲基硅氧烷。
所述干燥的方式为自然晾干或经45℃-70℃热风吹干。
所述单层气体扩散层微孔层中有机硅氧烷和碳纳米材料占有机溶剂的用量分别为1wt%-10wt%、1wt%-40wt%，优选分别为1wt%-5wt%和2wt%-10wt%，有机硅氧烷和碳纳米材料的用量比例为10%wt%-100wt%，优选为80wt%-100wt%。
所述气体扩散层双层微孔层中有机硅氧烷和碳纳米材料占有机溶剂的用量分别为1wt%-30wt%和1wt%-40wt%，优选分别为5wt%-20wt%、2wt%-10wt%，有机硅氧烷和碳纳米材料的用量比例为10%wt%-100wt%，优选为80wt%-300wt%。
比较例
质子交换膜燃料电池气体扩散层双层微孔层的制备方法，如图3所示，包括如下步骤：
S1：将两种不同调配比例的有机硅氧烷和碳纳米材料溶解于有机溶剂中搅拌，搅拌混合，超声形成均匀的悬浊液；
S2：在支撑层的某一侧刮涂悬浊液，直至碳纳米材料的担载量为0.5mg/cm2，干燥，得到单层微孔层。
所述有机硅氧烷为聚二甲基硅氧烷、聚甲基硅氧烷、α，ω-二羟基聚硅氧烷中的一种或两种以上，优选的，本实施例中有机硅氧烷为聚二甲基硅氧烷。
所述碳纳米材料为碳黑、乙炔黑、碳纳米管中、石墨粉的一种或两种以上，优选的，本实施例中碳纳米材料为碳黑。
所述有机硅氧烷和碳纳米材料的调配比例为1：1，有机硅氧烷为浓度3wt%的聚二甲基硅氧烷。
所述有机溶剂为四氢呋喃、氯仿、二氯甲烷、甲苯、二甲醚、四氯化碳中的一种或两种以上，优选的，本实施例中有机溶剂为氯仿。
所述干燥的方式为自然晾干或经45℃-70℃热风吹干。
图3为实施例1-3和比较例制备的微孔层的电池性能测试对比图，将制备的气体扩散层双层微孔层与催化剂涂覆膜CCM（阴阳极载量分别为0.1/0.3mg/cm2）、阳极气体扩散层、边框、密封件组装成单电池（有效面积为5cm*5cm），测试条件为电池温度75℃、阴阳极增湿度100%RH和阴阳极背压1bar、阴阳极计量比1.5/2.5。
由图3可以看出，当电流密度为700mA/cm2以内时，实施例1-3的电压参数基本相同，比较例的电压值较之平均略低0.05v；当电流密度为700mA/cm2-1200mA/cm2时，实施例1-3和比较例的电压值高低为实施例1＞实施例3＞实施例2＞比较例，其中，实施例1和实施例3的电压参数基本相同；当电流密度为1200mA/cm2-2000mA/cm2时，实施例1-3和比较例的电压值高低为实施例1＞实施例3＞实施例2＞比较例，由此得出当电流密度高于1200mA/cm2后，实施例1-3和比较例的电压值高低差距逐渐拉开，本发明中的实施例相对比较例而言，表现出更小的电荷转移电阻，比较例制备的微孔层性能较差，而实施例1制备的气体扩散层双层微孔层为最佳，可以有效减少阻抗带来的性能损耗。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.质子交换膜燃料电池气体扩散层双层微孔层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将两种不同调配比例的有机硅氧烷和碳纳米材料溶解于有机溶剂中搅拌，搅拌混合，超声形成两种均匀的悬浊液；
S2：在疏水处理的支撑层的某一侧刮涂、喷涂或丝网印刷PDMS含量低的悬浊液，直至碳纳米材料的担载量为0.5mg/cm2，干燥，得样品A；
S3：将样品置于干燥箱中，160℃下烧结10min，得到单层气体扩散层微孔层；
S4：在单层气体扩散层微孔层上喷涂或丝网印刷PDMS含量高的悬浊液，直至碳纳米材料的担载量为0.5/cm2，干燥，得样品B；
S5：将样品B置于干燥箱中，160℃下烧结10min，得到气体扩散层双层微孔层。
2.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池气体扩散层双层微孔层的制备方法，其特征在于，所述有机硅氧烷为聚二甲基硅氧烷、聚甲基硅氧烷、α，ω-二羟基聚硅氧烷中的一种或两种以上。
3.根据权利要求2所述的质子交换膜燃料电池气体扩散层双层微孔层的制备方法，其特征在于，所述碳纳米材料为碳黑、乙炔黑、碳纳米管中、石墨粉的一种或两种以上。
4.根据权利要求3所述的质子交换膜燃料电池气体扩散层双层微孔层的制备方法，其特征在于，所述有机硅氧烷和碳纳米材料的第一种调配比例为1：1，有机硅氧烷为浓度3wt%的聚二甲基硅氧烷。
5.根据权利要求4所述的质子交换膜燃料电池气体扩散层双层微孔层的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为四氢呋喃、氯仿、二氯甲烷、甲苯、二甲醚、四氯化碳中的一种或两种以上。
6.根据权利要求5所述的质子交换膜燃料电池气体扩散层双层微孔层的制备方法，其特征在于，所述有机硅氧烷和碳纳米材料的第二种调配比例为10：3，有机硅氧烷为浓度10wt%的聚二甲基硅氧烷。
7.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池气体扩散层双层微孔层的制备方法，其特征在于，所述干燥的方式为自然晾干或经45℃-70℃热风吹干。
8.根据权利要求7所述的质子交换膜燃料电池气体扩散层双层微孔层的制备方法，其特征在于，所述单层气体扩散层微孔层中有机硅氧烷和碳纳米材料占有机溶剂的用量分别为1wt%-10wt%和1wt%-40wt%，有机硅氧烷和碳纳米材料的用量比例为10%wt%-100wt%。
9.根据权利要求1-8任一所述的质子交换膜燃料电池气体扩散层双层微孔层的制备方法，其特征在于，所述气体扩散层双层微孔层中有机硅氧烷和碳纳米材料占有机溶剂的用量分别为1wt%-30wt%和1wt%-40wt%，有机硅氧烷和碳纳米材料的用量比例为10%wt%-100wt%。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112909278A (zh) * 2021-01-21 2021-06-04 上海神力科技有限公司 一种燃料电池用气体扩散层的制备方法
CN114267845A (zh) * 2021-11-26 2022-04-01 武汉氢能与燃料电池产业技术研究院有限公司 一种燃料电池气体扩散层及其制备方法
CN114976060A (zh) * 2022-07-04 2022-08-30 一汽解放汽车有限公司 一种气体扩散层的制备方法及其应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080032181A1 (en) * 2004-06-23 2008-02-07 Nissan Motor Co., Ltd. Membrane-Electrode Assembly For Fuel Cell
CN102024961A (zh) * 2010-11-29 2011-04-20 新源动力股份有限公司 一种质子交换膜燃料电池的气体扩散层及其制备方法
US20160064755A1 (en) * 2013-04-30 2016-03-03 Aktiengesellschaft Self-wetting membrane electrode unit and fuel cell having such a unit
CN109256569A (zh) * 2017-07-14 2019-01-22 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种质子交换膜燃料电池气体扩散层微孔层及其制备方法
CN109273724A (zh) * 2018-07-26 2019-01-25 同济大学 一种燃料电池气体扩散层及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080032181A1 (en) * 2004-06-23 2008-02-07 Nissan Motor Co., Ltd. Membrane-Electrode Assembly For Fuel Cell
CN102024961A (zh) * 2010-11-29 2011-04-20 新源动力股份有限公司 一种质子交换膜燃料电池的气体扩散层及其制备方法
US20160064755A1 (en) * 2013-04-30 2016-03-03 Aktiengesellschaft Self-wetting membrane electrode unit and fuel cell having such a unit
CN109256569A (zh) * 2017-07-14 2019-01-22 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种质子交换膜燃料电池气体扩散层微孔层及其制备方法
CN109273724A (zh) * 2018-07-26 2019-01-25 同济大学 一种燃料电池气体扩散层及其制备方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112909278A (zh) * 2021-01-21 2021-06-04 上海神力科技有限公司 一种燃料电池用气体扩散层的制备方法
CN112909278B (zh) * 2021-01-21 2022-09-20 上海神力科技有限公司 一种燃料电池用气体扩散层的制备方法
CN114267845A (zh) * 2021-11-26 2022-04-01 武汉氢能与燃料电池产业技术研究院有限公司 一种燃料电池气体扩散层及其制备方法
CN114267845B (zh) * 2021-11-26 2023-11-14 武汉氢能与燃料电池产业技术研究院有限公司 一种燃料电池气体扩散层及其制备方法
CN114976060A (zh) * 2022-07-04 2022-08-30 一汽解放汽车有限公司 一种气体扩散层的制备方法及其应用
CN114976060B (zh) * 2022-07-04 2024-05-28 一汽解放汽车有限公司 一种气体扩散层的制备方法及其应用

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