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专利号: 2022108774005
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种燃料电池气体扩散背衬层的制备方法,其特征在于:

(1)将酚醛树脂在35℃‑95℃下与无水乙醇混合,搅拌至完全溶解,得到酚醛树脂溶液;

加入相对于酚醛树脂质量1%‑15%的纳米纤维素,使其均匀分布于酚醛树脂溶液中;使用超声波清洗机超声在30℃‑50℃下真空脱泡3‑8h,得到粘度为200‑2000 Pa·s的纺丝原液;

将纺丝原液进行干法纺丝,得到成卷亲水改性酚醛树脂纤维,将其切断成1‑5mm的亲水改性酚醛树脂纤维,得到短切改性酚醛树脂纤维;

(2)将碳纤维在150℃‑450℃马弗炉中灼烧10‑60min,然后洗涤烘干;

配置80%‑98%的硫酸溶液,加入相对于硫酸质量2%‑10%的氧化剂,得到氧化硫酸溶液;

将碳纤维加入到氧化硫酸溶液中,在温度为25℃‑55℃下反应10‑60min;

反应结束后将碳纤维洗涤至中性,得到改性碳纤维;

(3)将改性酚醛树脂纤维和改性碳纤维加入水中混合均匀,配置成浓度为0.05%‑0.2%的混合浆料;

加入阳离子聚丙烯酰胺,搅拌均匀得到混合浆料;再将浆料抄造成型;

在压力0.2‑1MPa下压榨1‑5min,然后在50℃‑130℃下干燥,得到气体扩散背衬层前驱体;

将气体扩散背衬层前驱体经过热压处理和在惰性气氛下碳化处理得到用于燃料电池的气体扩散背衬层。

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池气体扩散背衬层的制备方法,其特征在于:步骤(1)所述的酚醛树脂为热塑性酚醛树脂和热固性酚醛树脂的一种或多种;所述的纳米纤维素为纤维素纳米纤丝、纤维素纳米晶体和纤维素纳米晶须的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的一种燃料电池气体扩散背衬层的制备方法,其特征在于:步骤(1)所述的纳米纤维素为粉末状且粒径在1nm‑1um之间。

4.根据权利要求1所述的一种燃料电池气体扩散背衬层的制备方法,其特征在于:步骤(2)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;所述的碳纤维直径为3‑15μm,长度为1‑7mm。

5.根据权利要求1所述的一种燃料电池气体扩散背衬层的制备方法,其特征在于:步骤(2)所述的氧化剂为重铬酸钾和高锰酸钾的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的一种燃料电池气体扩散背衬层的制备方法,其特征在于:步骤(3)所述的改性酚醛树脂纤维和改性碳纤维的质量比为1:0.5‑10。

7.根据权利要求1所述的一种燃料电池气体扩散背衬层的制备方法,其特征在于:步骤(3)所述的阳离子聚丙烯酰胺加入量为相对于浆料质量的0.05%‑0.5%。

8.根据权利要求1所述的一种燃料电池气体扩散背衬层的制备方法,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。

9.根据权利要求1所述的一种燃料电池气体扩散背衬层的制备方法,其特征在于:步骤(3)所述的碳化处理温度为800℃‑1600℃,时间为20‑200min。

10.根据权利要求9所述的一种燃料电池气体扩散背衬层的制备方法,其特征在于:步骤(3)所述的惰性气氛为氮气和氩气的一种或多种。