1.一种燃料电池气体扩散层碳纸制备方法,其特征在于:
(1)将腈纶浆粕加入水中,配置成浓度为2%‑20%的浆料,然后进行打浆,制成打浆度为
30‑80°SR的浆料,再脱水备用;
配置浓度为2%‑12%的碱液,加入相对于碱液质量10%‑30%的无水乙醇,制得改性液;
将打浆后的腈纶浆粕加入所制得的改性液,在压力为50‑200kPa,温度为50℃‑80℃的高压反应釜中反应5‑20min;
用弱酸和清水洗涤并干燥,制得改性腈纶浆粕;
(2)将膨胀石墨与水混合,配置成质量比为1%‑5%的膨胀石墨漂浮液,利用高速分散机将其切割,得到微细化膨胀石墨;
在膨胀石墨漂浮液中加入相对于膨胀石墨质量15‑25倍的浓硫酸和1‑5倍的氧化物,在亚临界条件下反应10‑30min得到膨胀石墨悬浮液;
用过氧化氢、氢氧化钠和水洗涤过滤,制得改性微细化膨胀石墨;
(3)将改性腈纶浆粕和碳纤维加入水中,配置成浓度为0.05%‑0.2%的混合浆料;
加入相对于碳纤维质量2%‑10%的改性微细化膨胀石墨,加入相对于总纤维质量0.1%‑
0.2%的聚氧化乙烯、3%‑15%的硫酸铝和5%‑25%的胶乳;搅拌均匀得到稳定化混合浆料;将混合浆料抄造成型并干燥,得到碳纸前驱体;然后将碳纸前驱体浸渍于酚醛树脂乙醇溶液中并烘干,最后经过热压和碳化得到燃料电池气体扩散层碳纸。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池气体扩散层碳纸制备方法,其特征在于:步骤(1)所述的碱液为氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化锂的一种或多种;所述的弱酸为甲酸、乙酸和柠檬酸的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种燃料电池气体扩散层碳纸制备方法,其特征在于:步骤(2)所述的膨胀石墨由200‑2000目的可膨胀石墨制备而来;所述的微细化膨胀石墨尺寸在
500纳米‑70微米。
4.根据权利要求1所述的一种燃料电池气体扩散层碳纸制备方法,其特征在于:步骤(2)所述的氧化物为高锰酸钾和重铬酸钾的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种燃料电池气体扩散层碳纸制备方法,其特征在于:步骤(2)所述的亚临界条件温度为493‑593K,压力为5‑15MPa。
6.根据权利要求1所述的一种燃料电池气体扩散层碳纸制备方法,其特征在于:步骤(3)所述的碳纤维为聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维的一种或多种;碳纤维直径为3‑15μm,长度为1‑7mm。
7.根据权利要求1所述的一种燃料电池气体扩散层碳纸制备方法,其特征在于:步骤(3)所述的改性腈纶浆粕和碳纤维质量比为1:1‑20。
8.根据权利要求1所述的一种燃料电池气体扩散层碳纸制备方法,其特征在于:步骤(3)所述的胶乳为丁苯胶乳、丁腈胶乳和天然胶乳的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的一种燃料电池气体扩散层碳纸制备方法,其特征在于:步骤(3)所述的热压处理温度为120℃‑180℃,压力为2‑15MPa,时间为5‑25min;所述的碳化条件在惰性气氛下,碳化温度为800℃‑1600℃,碳化时间为20‑200min。
10.根据权利要求1所述的一种燃料电池气体扩散层碳纸制备方法,其特征在于:步骤(3)所述的碳化条件为氮气和氩气的一种或多种。