專利名稱：一種燃料電池的膜電極支撐層的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃料電池膜電極支撐層的制備，屬于燃料電池膜電極制備技術(shù)領(lǐng) 域。
背景技術(shù)：
燃料電池的膜電極主要由氣體擴(kuò)散層、催化層和質(zhì)子交換膜組成，膜電極是燃料 電池的核心結(jié)構(gòu)。氣體擴(kuò)散層一般由兩層組成支撐層(疏水層)和微孔層。傳統(tǒng)支撐層的制備主要使用10%的PTFE溶液浸漬碳紙，無(wú)萃取過程，燒結(jié)溫度較 高，需340°C ；微孔層的制備主要是將制備好的微孔層漿料涂布在上述疏水處理過的支撐層 上，達(dá)到一定厚度后烘干稱重。因燒結(jié)溫度高造成碳紙孔徑分布不均勻，疏水保水性不均 衡，與微孔層漿料親和性差，微孔層涂布厚度大，擴(kuò)散層的性能不好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供了新的溶液浸漬體系，所得碳紙燒結(jié)溫度低，支 撐層性能好。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案 一種燃料電池的膜電極支撐層的制備方法，包括如下步驟，
(1)碳紙的準(zhǔn)備；
(2)將步驟(1)的碳紙浸入NMP溶解的PVDF-HFP溶液中，浸漬一定時(shí)間后取出；將上 述浸漬后的碳紙?jiān)俳肴ルx子水中，把其中的NMP萃取出來(lái)；然后把所得碳紙干燥，稱重后 計(jì)算載量；優(yōu)選地，NMP溶解的PVDF-HFP溶液的濃度為15_30g/ml ；碳紙浸漬在NMP溶解的 PVDF-HFP溶液中的時(shí)間為0. 5-2分鐘；碳紙干燥的溫度為20_40°C。如果載量符合要求，制備操作直接進(jìn)入步驟(4)；否則，進(jìn)入步驟(3)；
(3)按照步驟(2)的方法反復(fù)處理碳紙，直到碳紙達(dá)到所需載量；
(4)將所得碳紙燒結(jié)，即得所需支撐層；優(yōu)選地，碳紙燒結(jié)的溫度為90-120°C。本發(fā)明支撐層的優(yōu)點(diǎn)為
1、

圖1所示，在PVDF-HFP、PTFE載量相同時(shí)，載PVDF-HFP的碳紙表面比載PTFE的碳紙 表面孔隙少，這是因?yàn)镻VDF-HFP燒結(jié)溫度比PTFE低(使用10%的PTFE溶液浸漬碳紙，無(wú)萃 取過程，燒結(jié)溫度較高，為340°C ；而使用本發(fā)明制備方法，燒結(jié)溫度僅為90-120°C)；
2、表1所示，隨著PVDF-HFP載量的增加，碳紙表面的疏水性增強(qiáng)，但較相同載量PTFE 的碳紙表面的疏水性弱，相對(duì)保水性增強(qiáng)(見表1所示的無(wú)柄水滴測(cè)試結(jié)果，測(cè)試室溫 20. 6°C，濕度22%)，與微孔層漿料親和性好(疏水性降低的結(jié)果)，可以大大降低微孔層每次 涂布的厚度(實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)的)，改善了擴(kuò)散層的性能。表1疏水層與接觸角的關(guān)系對(duì)比表。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池的膜電極支撐層的制備方法，其特征在于包括如下步驟，(1)碳紙的準(zhǔn)備；(2)將步驟(1)的碳紙浸入NMP溶解的PVDF-HFP溶液中，浸漬一定時(shí)間后取出；將上述 浸漬后的碳紙?jiān)俳肴ルx子水中，把其中的NMP萃取出來(lái)；然后把所得碳紙干燥，稱重后計(jì)算載量；如果載量符合要求，制備操作直接進(jìn)入步驟(4)；否則，進(jìn)入步驟(3)；(3)按照步驟(2)的方法反復(fù)處理碳紙，直到碳紙達(dá)到所需載量；(4)將所得碳紙燒結(jié)，即得所需支撐層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池的膜電極支撐層的制備方法，其特征在于步驟 (2)，NMP溶解的PVDF-HFP溶液的濃度為15_30g/ml。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池的膜電極支撐層的制備方法，其特征在于步驟 (2)，碳紙浸漬在NMP溶解的PVDF-HFP溶液中的時(shí)間為0. 5-2分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池的膜電極支撐層的制備方法，其特征在于步驟 (2)，碳紙干燥的溫度為20-40°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池的膜電極支撐層的制備方法，其特征在于步驟 (4)，碳紙燒結(jié)的溫度為90-120°C。
全文摘要
一種燃料電池的膜電極支撐層的制備方法，屬于燃料電池膜電極制備領(lǐng)域，方法為，將碳紙浸入NMP溶解的PVDF-HFP溶液中，浸漬一定時(shí)間后取出；將上述浸漬后的碳紙?jiān)俳肴ルx子水中，把其中的NMP萃取出來(lái)；然后把所得碳紙干燥；將所得碳紙燒結(jié)，即得所需支撐層；本發(fā)明支撐層的優(yōu)點(diǎn)為碳紙表面孔隙少、疏水性弱，相對(duì)保水性增強(qiáng)，與微孔層漿料親和性好，可以大大降低微孔層每次涂布的厚度，改善了擴(kuò)散層的性能。
文檔編號(hào)H01M8/02GK102088098SQ20111000382
公開日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2011年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月10日
發(fā)明者李彤, 鄒志剛, 雷一杰, 顧軍 申請(qǐng)人:南京大學(xué)