CN117702527A - 一种燃料电池用高透气性碳纸的制备方法、应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃料电池用高透气性碳纸的制备方法，其包括以下步骤：将1～5mm的碳纤维进行清洁处理，得到碳纤维前驱体；将所述碳纤维前驱体进行改性处理，得到改性碳纤维；将所述改性碳纤维加入水中，然后加入0.5～0.9wt％的羟乙基纤维素水溶液，然后加入成型器中湿法成型，得到碳纸原纸；将所述碳纸原纸置于改性液中浸渍1.8～2.4h，然后烘干，然后在氩气气氛下进行固化处理和碳化处理，得到所述燃料电池用高透气性碳纸；所述改性碳纤维的改性处理的原料包括碳纤维、2,4‑二氨基二苯胺和2‑(苄氧基)‑3,5‑二氯苯甲酸；所述改性聚四氟乙烯的制备原料包括聚四氟乙烯和苯基硼酸新戊二醇酯。本发明制备得到的燃料电池用碳纸具备优异的透气性能和优秀的导电性能。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，具体而言，涉及一种燃料电池用高透气性碳纸的制备方法、应用。
背景技术
碳纸是质子交换膜燃料电池气体扩散层的关键支撑材料，其孔隙率、孔隙结构和导电性能决定了碳纸担任扩散层基底的物质传输性能。孔隙度不足常导致电极发生水淹和传质极化，电池效率降低；孔隙度过高则碳纤维纸致密性、导电性差，力学行为不足。尽管有复合树脂、添加纳米纤维等各种增密手段，但由于树脂碳化后为硬碳相，结晶性较差，加大了进行石墨化处理的难度，不仅耗费成本，高温引起的内应力还会损害力学性能；其他纳米纤维、植物纤维等的导电性不理想，添加后会对碳纤维纸的传导性能产生损害；该两种方案还会大幅降低碳纤维纸整体的孔隙率，从而造成透气性显著下降。为解决上述矛盾，当前的有效手段通常是在碳纤维纸坯体中加入导电碳素填料，实现碳纤维纸的增密，同时改善电导性和力学性能。CN115387148A公开了一种高导电、高透气率的梯度结构碳纤维纸及其制备方法，然而该碳纤维纸的透气性能不够优异。
综上所述，经过申请人的海量检索，本领域至少存在燃料电池用碳纸透气性能不够优异，因此，需要开发或者改进一种燃料电池用高透气性碳纸的制备方法、应用。
发明内容
基于此，为了解决燃料电池用碳纸透气性能不够优异的问题，本发明提供了一种燃料电池用高透气性碳纸的制备方法、应用，具体技术方案如下：
一种燃料电池用高透气性碳纸的制备方法，其包括以下步骤：
将1～5mm的碳纤维进行清洁处理，得到碳纤维前驱体；
将所述碳纤维前驱体进行改性处理，得到改性碳纤维；
将所述改性碳纤维加入水中，以110～130kHz的频率超声30～40min，然后加入0.5～0.9wt％的羟乙基纤维素水溶液，以1400～1500r/min的速度搅拌均匀，然后加入成型器中湿法成型，得到碳纸原纸；
将所述碳纸原纸置于改性液中浸渍1.8～2.4h，然后在氩气气氛下，于95～105℃烘干，然后在氩气气氛下进行固化处理和碳化处理，得到所述燃料电池用高透气性碳纸；
所述改性液包括改性聚四氟乙烯、导电材料和溶剂；
所述改性碳纤维的改性处理的原料包括碳纤维、2,4-二氨基二苯胺和2-(苄氧基)-3,5-二氯苯甲酸；
所述改性聚四氟乙烯的制备原料包括聚四氟乙烯和苯基硼酸新戊二醇酯。
进一步地，所述改性处理包括以下步骤：
将所述碳纤维前驱体加入25～35wt％的硝酸中，以900～1000r/min的速度搅拌均匀，然后加热到40～45℃反应2～3h，然后过滤分离，取沉淀物洗涤烘干后加入N,N-二甲基甲酰胺，在850～950r/min的搅拌速度下加入2,4-二氨基二苯胺和2-(苄氧基)-3,5-二氯苯甲酸，然后加入醋酸钯和氯化锰，升温到92～98℃反应18～22h，得到所述改性碳纤维。
进一步地，所述清洁处理包括以下步骤：
将所述碳纤维置于6～8wt％的氢氧化钠乙醇溶液中浸渍8～10h，然后过滤分离，使用乙醇洗涤至pH为6.5～7.5，然后加入10～15wt％盐酸，以50～70kHz的频率超声20～30min，然后使用水洗涤至pH为6.5～7.5，然后升温至65～75℃烘干，得到所述碳纤维前驱体。
进一步地，所述改性聚四氟乙烯的制备方法包括以下步骤：
将所述聚四氟乙烯加入甲苯中，以70～90kHz的频率超声15～25min，然后加入苯基硼酸新戊二醇酯，以800～900r/min的速度搅拌均匀，然后加入十二羰基三钌和碳酸钾，升温到132～138℃反应7～9h，然后酸化，分离得到改性聚四氟乙烯。
进一步地，所述导电材料包括导碳纤维、碳纳米管、乙炔黑、介孔碳、导电炭黑、碳气凝胶、石墨和石墨烯中的至少一种。
进一步地，所述溶剂包括水、乙醇、乙二醇、丙酮、丙三醇、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
进一步地，所述固化处理的条件为在250～270℃保温2.2～2.8h。
进一步地，所述碳化处理的条件为在2200～2300℃保温1.3～1.7h。
进一步地，所述碳纤维、2,4-二氨基二苯胺和2-(苄氧基)-3,5-二氯苯甲酸的质量之比为98～102：3～7：3～7；
所述聚四氟乙烯和苯基硼酸新戊二醇酯的质量之比为98～102：5～10。
本技术方案还提供了一种燃料电池，其包括质子交换膜、气体扩散层、催化层和双极板，所述气体扩散层包括碳纸，所述碳纸为上述燃料电池用高透气性碳纸。
上述制备方法由于同时使用了2,4-二氨基二苯胺和2-(苄氧基)-3,5-二氯苯甲酸改性的改性碳纤维和苯基硼酸新戊二醇酯改性的改性聚四氟乙烯，其制备得到的燃料电池用碳纸具备优异的透气性能和优秀的导电性能，具体地，浓硝酸可以使碳纤维部分硝化，2-(苄氧基)-3,5-二氯苯甲酸同时与硝基和2,4-二氨基二苯胺在醋酸钯催化下发生偶联反应，从而使得在碳纤维表面链接大占位刚性芳基基团，从而显著增加改性碳纤维的透气性能；进一步地，聚四氟乙烯和苯基硼酸新戊二醇酯在十二羰基三钌催化下可发生芳基化反应，从而使得改性聚四氟乙烯上链接有刚性芳基基团；上述改性聚四氟乙烯浸渍于上述改性碳纤维时，可以有效形成从内到外的透气刚性通道，显著提升所制备碳纸的透气性能。
具体实施方式
为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明一实施例中的一种燃料电池用高透气性碳纸的制备方法，其包括以下步骤：
将1～5mm的碳纤维进行清洁处理，得到碳纤维前驱体；
将所述碳纤维前驱体进行改性处理，得到改性碳纤维；
将所述改性碳纤维加入水中，以110～130kHz的频率超声30～40min，然后加入0.5～0.9wt％的羟乙基纤维素水溶液，以1400～1500r/min的速度搅拌均匀，然后加入成型器中湿法成型，得到碳纸原纸；
将所述碳纸原纸置于改性液中浸渍1.8～2.4h，然后在氩气气氛下，于95～105℃烘干，然后在氩气气氛下进行固化处理和碳化处理，得到所述燃料电池用高透气性碳纸；
所述改性液包括改性聚四氟乙烯、导电材料和溶剂。
所述改性碳纤维的改性处理的原料包括碳纤维、2,4-二氨基二苯胺和2-(苄氧基)-3,5-二氯苯甲酸；
所述改性聚四氟乙烯的制备原料包括聚四氟乙烯和苯基硼酸新戊二醇酯。
在其中一个实施例中，所述改性处理包括以下步骤：
将所述碳纤维前驱体加入25～35wt％的硝酸中，以900～1000r/min的速度搅拌均匀，然后加热到40～45℃反应2～3h，然后过滤分离，取沉淀物洗涤烘干后加入N,N-二甲基甲酰胺，在850～950r/min的搅拌速度下加入2,4-二氨基二苯胺和2-(苄氧基)-3,5-二氯苯甲酸，然后加入醋酸钯和氯化锰，升温到92～98℃反应18～22h，得到所述改性碳纤维。
在其中一个实施例中，所述清洁处理包括以下步骤：
将所述碳纤维置于6～8wt％的氢氧化钠乙醇溶液中浸渍8～10h，然后过滤分离，使用乙醇洗涤至pH为6.5～7.5，然后加入10～15wt％盐酸，以50～70kHz的频率超声20～30min，然后使用水洗涤至pH为6.5～7.5，然后升温至65～75℃烘干，得到所述碳纤维前驱体。
在其中一个实施例中，所述改性聚四氟乙烯的制备方法包括以下步骤：
将所述聚四氟乙烯加入甲苯中，以70～90kHz的频率超声15～25min，然后加入苯基硼酸新戊二醇酯，以800～900r/min的速度搅拌均匀，然后加入十二羰基三钌和碳酸钾，升温到132～138℃反应7～9h，然后酸化，分离得到改性聚四氟乙烯。
在其中一个实施例中，所述导电材料包括导碳纤维、碳纳米管、乙炔黑、介孔碳、导电炭黑、碳气凝胶、石墨和石墨烯中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述溶剂包括水、乙醇、乙二醇、丙酮、丙三醇、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述固化处理的条件为在250～270℃保温2.2～2.8h。
在其中一个实施例中，所述碳化处理的条件为在2200～2300℃保温1.3～1.7h。
在其中一个实施例中，所述碳纤维、2,4-二氨基二苯胺和2-(苄氧基)-3,5-二氯苯甲酸的质量之比为98～102：3～7：3～7；
所述聚四氟乙烯和苯基硼酸新戊二醇酯的质量之比为98～102：5～10。
在其中一个实施例中，本技术方案提供了一种燃料电池，其包括质子交换膜、气体扩散层、催化层和双极板，所述气体扩散层包括碳纸，所述碳纸为上述燃料电池用高透气性碳纸。
下面将结合具体实施例对本发明的实施方案进行详细描述。
实施例1：
改性聚四氟乙烯的制备：将聚四氟乙烯加入甲苯中，以80kHz的频率超声20min，然后加入苯基硼酸新戊二醇酯，以850r/min的速度搅拌均匀，然后加入十二羰基三钌和碳酸钾，升温到135℃反应8h，然后酸化，分离得到改性聚四氟乙烯；
改性液的制备：将导电炭黑加入乙醇中，以80kHz的频率超声35min，然后加入改性聚四氟乙烯，以1050r/min的速度搅拌均匀，得到改性液；
将3mm的碳纤维置于7wt％的氢氧化钠乙醇溶液中浸渍9h，然后过滤分离，使用乙醇洗涤至pH为7，然后加入12wt％盐酸，以60kHz的频率超声25min，然后使用水洗涤至pH为7，然后升温至70℃烘干，得到碳纤维前驱体；将碳纤维前驱体加入30wt％的硝酸中，以950r/min的速度搅拌均匀，然后加热到42℃反应2.5h，然后过滤分离，取沉淀物洗涤烘干后加入N,N-二甲基甲酰胺，在900r/min的搅拌速度下加入2,4-二氨基二苯胺和2-(苄氧基)-3,5-二氯苯甲酸，然后加入醋酸钯和氯化锰，升温到95℃反应20h，得到改性碳纤维；将改性碳纤维加入水中，以120kHz的频率超声35min，然后加入0.7wt％的羟乙基纤维素水溶液，以1450r/min的速度搅拌均匀，然后加入成型器中湿法成型，得到碳纸原纸；将碳纸原纸置于改性液中浸渍2.1h，然后在氩气气氛下，于100℃烘干，然后在氩气气氛下，在260℃保温2.5h进行固化处理和在2250℃保温1.5h碳化处理，得到燃料电池用高透气性碳纸；其中碳纤维、2,4-二氨基二苯胺和2-(苄氧基)-3,5-二氯苯甲酸的质量之比为100：5：5，聚四氟乙烯和苯基硼酸新戊二醇酯的质量之比为100：7。
实施例2：
其他部分与实施例1相同，与实施例1不同之处在于聚四氟乙烯和苯基硼酸新戊二醇酯的质量之比为100：5。
实施例3：
其他部分与实施例1相同，与实施例1不同之处在于聚四氟乙烯和苯基硼酸新戊二醇酯的质量之比为100：10。
对比例1：
改性聚四氟乙烯的制备：将聚四氟乙烯加入甲苯中，以80kHz的频率超声20min，然后加入苯基硼酸新戊二醇酯，以850r/min的速度搅拌均匀，然后加入十二羰基三钌和碳酸钾，升温到135℃反应8h，然后酸化，分离得到改性聚四氟乙烯；
改性液的制备：将导电炭黑加入乙醇中，以80kHz的频率超声35min，然后加入改性聚四氟乙烯，以1050r/min的速度搅拌均匀，得到改性液；
将3mm的碳纤维置于7wt％的氢氧化钠乙醇溶液中浸渍9h，然后过滤分离，使用乙醇洗涤至pH为7，然后加入12wt％盐酸，以60kHz的频率超声25min，然后使用水洗涤至pH为7，然后升温至70℃烘干，得到碳纤维前驱体；将碳纤维前驱体加入30wt％的硝酸中，以950r/min的速度搅拌均匀，然后加热到42℃反应2.5h，然后过滤分离，取沉淀物洗涤烘干后加入N,N-二甲基甲酰胺，在900r/min的搅拌速度下加入2-(苄氧基)-3,5-二氯苯甲酸，然后加入醋酸钯和氯化锰，升温到95℃反应20h，得到改性碳纤维；将改性碳纤维加入水中，以120kHz的频率超声35min，然后加入0.7wt％的羟乙基纤维素水溶液，以1450r/min的速度搅拌均匀，然后加入成型器中湿法成型，得到碳纸原纸；将碳纸原纸置于改性液中浸渍2.1h，然后在氩气气氛下，于100℃烘干，然后在氩气气氛下，在260℃保温2.5h进行固化处理和在2250℃保温1.5h碳化处理，得到燃料电池用高透气性碳纸；其中碳纤维和2-(苄氧基)-3,5-二氯苯甲酸的质量之比为100：5，聚四氟乙烯和苯基硼酸新戊二醇酯的质量之比为100：7。
对比例2：
改性聚四氟乙烯的制备：将聚四氟乙烯加入甲苯中，以80kHz的频率超声20min，然后加入苯基硼酸新戊二醇酯，以850r/min的速度搅拌均匀，然后加入十二羰基三钌和碳酸钾，升温到135℃反应8h，然后酸化，分离得到改性聚四氟乙烯；
改性液的制备：将导电炭黑加入乙醇中，以80kHz的频率超声35min，然后加入改性聚四氟乙烯，以1050r/min的速度搅拌均匀，得到改性液；
将3mm的碳纤维置于7wt％的氢氧化钠乙醇溶液中浸渍9h，然后过滤分离，使用乙醇洗涤至pH为7，然后加入12wt％盐酸，以60kHz的频率超声25min，然后使用水洗涤至pH为7，然后升温至70℃烘干，得到碳纤维前驱体；将碳纤维前驱体加入30wt％的硝酸中，以950r/min的速度搅拌均匀，然后加热到42℃反应2.5h，然后过滤分离，取沉淀物洗涤烘干后加入N,N-二甲基甲酰胺，在900r/min的搅拌速度下加入2,4-二氨基二苯胺，然后加入醋酸钯和氯化锰，升温到95℃反应20h，得到改性碳纤维；将改性碳纤维加入水中，以120kHz的频率超声35min，然后加入0.7wt％的羟乙基纤维素水溶液，以1450r/min的速度搅拌均匀，然后加入成型器中湿法成型，得到碳纸原纸；将碳纸原纸置于改性液中浸渍2.1h，然后在氩气气氛下，于100℃烘干，然后在氩气气氛下，在260℃保温2.5h进行固化处理和在2250℃保温1.5h碳化处理，得到燃料电池用高透气性碳纸；其中碳纤维和2,4-二氨基二苯胺的质量之比为100：5，聚四氟乙烯和苯基硼酸新戊二醇酯的质量之比为100：7。
对比例3：
浸渍液的制备：将导电炭黑加入乙醇中，以80kHz的频率超声35min，然后加入聚四氟乙烯，以1050r/min的速度搅拌均匀，得到浸渍液；
将3mm的碳纤维置于7wt％的氢氧化钠乙醇溶液中浸渍9h，然后过滤分离，使用乙醇洗涤至pH为7，然后加入12wt％盐酸，以60kHz的频率超声25min，然后使用水洗涤至pH为7，然后升温至70℃烘干，得到碳纤维前驱体；将碳纤维前驱体加入30wt％的硝酸中，以950r/min的速度搅拌均匀，然后加热到42℃反应2.5h，然后过滤分离，取沉淀物洗涤烘干后加入N,N-二甲基甲酰胺，在900r/min的搅拌速度下加入2,4-二氨基二苯胺和2-(苄氧基)-3,5-二氯苯甲酸，然后加入醋酸钯和氯化锰，升温到95℃反应20h，得到改性碳纤维；将改性碳纤维加入水中，以120kHz的频率超声35min，然后加入0.7wt％的羟乙基纤维素水溶液，以1450r/min的速度搅拌均匀，然后加入成型器中湿法成型，得到碳纸原纸；将碳纸原纸置于浸渍液中浸渍2.1h，然后在氩气气氛下，于100℃烘干，然后在氩气气氛下，在260℃保温2.5h进行固化处理和在2250℃保温1.5h碳化处理，得到燃料电池用高透气性碳纸；其中碳纤维、2,4-二氨基二苯胺和2-(苄氧基)-3,5-二氯苯甲酸的质量之比为100：5：5。
对比例4：
改性聚四氟乙烯的制备：将聚四氟乙烯加入甲苯中，以80kHz的频率超声20min，然后加入苯基硼酸新戊二醇酯，以850r/min的速度搅拌均匀，然后加入十二羰基三钌和碳酸钾，升温到135℃反应8h，然后酸化，分离得到改性聚四氟乙烯；
改性液的制备：将导电炭黑加入乙醇中，以80kHz的频率超声35min，然后加入改性聚四氟乙烯，以1050r/min的速度搅拌均匀，得到改性液；
将3mm的碳纤维置于7wt％的氢氧化钠乙醇溶液中浸渍9h，然后过滤分离，使用乙醇洗涤至pH为7，然后加入12wt％盐酸，以60kHz的频率超声25min，然后使用水洗涤至pH为7，然后升温至70℃烘干，得到碳纤维前驱体；将碳纤维前驱体加入水中，以120kHz的频率超声35min，然后加入0.7wt％的羟乙基纤维素水溶液，以1450r/min的速度搅拌均匀，然后加入成型器中湿法成型，得到碳纸原纸；将碳纸原纸置于改性液中浸渍2.1h，然后在氩气气氛下，于100℃烘干，然后在氩气气氛下，在260℃保温2.5h进行固化处理和在2250℃保温1.5h碳化处理，得到燃料电池用高透气性碳纸；其中聚四氟乙烯和苯基硼酸新戊二醇酯的质量之比为100：7。
将实施例1～3和对比例1～4得到的碳纸进行透气性能和导电性能测试，测试结果如表1所示。
表1：
从表1中可以看出，实施例1～3所提供的制备方法由于同时使用了2,4-二氨基二苯胺和2-(苄氧基)-3,5-二氯苯甲酸改性的改性碳纤维和苯基硼酸新戊二醇酯改性的改性聚四氟乙烯，其制备得到的燃料电池用碳纸具备优异的透气性能和优秀的导电性能，具体地，其透气率高达2500ml*mm/(cm*h*mmAQ)以上，电阻率低至9mΩ·cm以下；更具体地，浓硝酸可以使碳纤维部分硝化，2-(苄氧基)-3,5-二氯苯甲酸同时与硝基和2,4-二氨基二苯胺在醋酸钯催化下发生偶联反应，从而使得在碳纤维表面链接大占位刚性芳基基团，从而显著增加改性碳纤维的透气性能；进一步地，聚四氟乙烯和苯基硼酸新戊二醇酯在十二羰基三钌催化下可发生芳基化反应，从而使得改性聚四氟乙烯上链接有刚性芳基基团；上述改性聚四氟乙烯浸渍于上述改性碳纤维时，可以有效形成从内到外的透气刚性通道，显著提升所制备碳纸的透气性能。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种燃料电池用高透气性碳纸的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
将1～5mm的碳纤维进行清洁处理，得到碳纤维前驱体；
将所述碳纤维前驱体进行改性处理，得到改性碳纤维；
将所述改性碳纤维加入水中，以110～130kHz的频率超声30～40min，然后加入0.5～0.9wt％的羟乙基纤维素水溶液，以1400～1500r/min的速度搅拌均匀，然后加入成型器中湿法成型，得到碳纸原纸；
将所述碳纸原纸置于改性液中浸渍1.8～2.4h，然后在氩气气氛下，于95～105℃烘干，然后在氩气气氛下进行固化处理和碳化处理，得到所述燃料电池用高透气性碳纸；
所述改性液包括改性聚四氟乙烯、导电材料和溶剂；
所述改性碳纤维的改性处理的原料包括碳纤维、2,4-二氨基二苯胺和2-(苄氧基)-3,5-二氯苯甲酸；
所述改性聚四氟乙烯的制备原料包括聚四氟乙烯和苯基硼酸新戊二醇酯。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述改性处理包括以下步骤：
将所述碳纤维前驱体加入25～35wt％的硝酸中，以900～1000r/min的速度搅拌均匀，然后加热到40～45℃反应2～3h，然后过滤分离，取沉淀物洗涤烘干后加入N,N-二甲基甲酰胺，在850～950r/min的搅拌速度下加入2,4-二氨基二苯胺和2-(苄氧基)-3,5-二氯苯甲酸，然后加入醋酸钯和氯化锰，升温到92～98℃反应18～22h，得到所述改性碳纤维。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述清洁处理包括以下步骤：
将所述碳纤维置于6～8wt％的氢氧化钠乙醇溶液中浸渍8～10h，然后过滤分离，使用乙醇洗涤至pH为6.5～7.5，然后加入10～15wt％盐酸，以50～70kHz的频率超声20～30min，然后使用水洗涤至pH为6.5～7.5，然后升温至65～75℃烘干，得到所述碳纤维前驱体。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述改性聚四氟乙烯的制备方法包括以下步骤：
将所述聚四氟乙烯加入甲苯中，以70～90kHz的频率超声15～25min，然后加入苯基硼酸新戊二醇酯，以800～900r/min的速度搅拌均匀，然后加入十二羰基三钌和碳酸钾，升温到132～138℃反应7～9h，然后酸化，分离得到改性聚四氟乙烯。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述导电材料包括导碳纤维、碳纳米管、乙炔黑、介孔碳、导电炭黑、碳气凝胶、石墨和石墨烯中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂包括水、乙醇、乙二醇、丙酮、丙三醇、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述固化处理的条件为在250～270℃保温2.2～2.8h。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳化处理的条件为在2200～2300℃保温1.3～1.7h。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳纤维、2,4-二氨基二苯胺和2-(苄氧基)-3,5-二氯苯甲酸的质量之比为98～102：3～7：3～7；
所述聚四氟乙烯和苯基硼酸新戊二醇酯的质量之比为98～102：5～10。
10.一种燃料电池，其包括质子交换膜、气体扩散层、催化层和双极板，所述气体扩散层包括碳纸，其特征在于，所述碳纸为权利要求1所述的燃料电池用高透气性碳纸。
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