燃料电池气体扩散层实验室制备流程

今天文主要介绍下燃料电池气体扩散层的制造工艺。气体扩散层就是燃料电池电堆里面的一个核心材料，目前我们国家还是主要依靠进口来解决气体扩散层这样一个材料问题。气体扩散层总体来说，也是我们燃料电池技术发展里面一个卡脖子技术。我们必须要解决这样一个技术，目前国内已有部分院校和企业实现了碳纤维气体扩散层的小批量生产问题，但是国内仍有很多院校和企业在探索碳纤维气体扩撒层的工艺和配方，这里就简单介绍下碳纤维气体扩散层实验室制备时常用的工艺和实验室设备。

一 原材料和仪器准备

1.1 原料：5-6毫米短切碳纤维（一般采用日本东丽公司的）

化学试剂：乙醇  分散剂：吐温-80（或纤维素，甲基纤维素，羟甲基纤维素纳），减水剂：FDN高效减水剂   分散剂：磷酸三丁脂  粘合剂：PVA聚乙烯醇  热固型酚醛树脂

1.2 仪器准备

烧杯，数控超声仪（AT-CS-20)  AT-XW-3调频式纤维解离器 AT-FCP-2抄片器  AT-HG鼓风干燥箱 AT-FH复合留着平台  AT-PGQ-3 热压平板干燥器 AT-TMF 高温碳化炉

二 成型流程

2.1商品碳纤维（长度范围：5-6mm ）→2.2去胶软化（方法：乙醇加热浸泡或使用旋转蒸发仪。

作用：用溶剂溶解纤维生产过程中添加的胶增加纤维的柔软度和结合力）

→2.3纤维分散（试剂：阴离子，阳离子，或高分子分散剂。设备：AT-CS-20数控超声仪超声3-5分钟+  AT-XW-3调频式纤维解离器  操作：转速5000转/分  转数：10000转左右） →2.4纤维成型：将纤维溶液加入抄片器中，然后加入配置好的聚乙烯醇溶液和磷酸三丁脂溶液在抄片器底部加入转移拖网，打开气动匀浆1分钟→关闭匀浆静置10秒→开启放水阀放水→关闭放水阀开启真空泵抽滤2分钟→吸水滤纸转移成型纸片→带着转移拖网放入烘箱干燥→2.5转移到浸润成型器加入酚醛树脂浸渍10分钟，排掉溶液打开真空抽滤5分钟）

→2.6干燥（将浸润后的碳纸干燥箱中干燥，干燥时间以纸样含水率不高于10%为准，不同克重纸样干燥时间不同）浸润后根据碳纤维用量和成纸的克重计算聚乙醇的留着率以留着率20%为宜。纸的总克重-碳纤维含量/纸的总克重。干燥后将纸样放入加热型平板干燥器进行热压。→2.7后期处理（到此一张成型碳纸已经成型，后面工序皆是成为气体扩散层的准备）然后移入碳化炉中先200度左右温度烘干2-3小时，然后再氮气保护下1500-2000度进行