阳极气体扩散层、膜电极和质子交换膜燃料电池的制作方法

本技术涉及燃料电池，尤其是涉及一种阳极气体扩散层、膜电极和质子交换膜燃料电池。

背景技术：

1、目前膜电极中的气体扩散层一般将导电炭黑与疏水剂混合均匀后，涂布到疏水处理过的支撑层(如碳纸、碳布或碳毡)表面，再经过高温焙烧后得到一定孔径分布同时具有一定疏水性的涂层。

2、现有的气体扩散层仅考虑膜电极大电密排水或者低湿下保水等需求，对阳极侧水气均匀分布和避免阳极水淹鲜有涉及。当燃料电池膜电极阳极流道内局部堵水时，由于氢气分子体积较小，无法完全将水排出，局部可能出现氢饥饿问题；膜电极内部气体扩散层与催化层的界面处水的状态呈分散点状，这会导致气体的分布不均匀，阳极侧更容易面临局部水淹，甚至出现反极，导致碳腐蚀的问题。

3、有鉴于此，特提出本实用新型。

技术实现思路

1、本实用新型的目的之一在于提供一种阳极气体扩散层，以缓解现有技术中气体扩散层中没有针对水气均匀分布和避免阳极水淹的结构。

2、本实用新型的目的之二在于提供一种膜电极。

3、本实用新型的目的之三在于提供一种质子交换膜燃料电池。

4、为了实现本实用新型的上述目的，特采用以下技术方案：

5、本实用新型第一方面提供了一种阳极气体扩散层，包括亲水微孔层、第一疏水微孔层和第一基底层。

6、在可选的实施方式中，所述亲水微孔层与所述第一基底层通过第一疏水微孔层隔开。

7、在可选的实施方式中，所述亲水微孔层的厚度为1μm-10μm。

8、在可选的实施方式中，各相邻的两层之间贴合接触。

9、在可选的实施方式中，所述(第一疏水微孔层+第一基底层)的面密度为50g/cm2-80g/cm2。

10、在可选的实施方式中，所述第一疏水微孔层的水接触角为120°-150°。

11、本实用新型的第二方面提供了一种膜电极，包括依次层叠设置的阳极气体扩散层、阳极催化层、质子交换膜、阴极催化层和阴极气体扩散层；

12、所述阳极气体扩散层为第一方面所述的阳极气体扩散层。

13、在可选的实施方式中，所述阴极气体扩散层包括依次层叠设置的第二疏水微孔层和第二基底层。

14、在可选的实施方式中，所述第一基底层设置于远离阳极催化层的一侧，所述亲水微孔层设置于靠近阳极催化层的一侧；

15、所述亲水微孔层与所述第一基底层通过第一疏水微孔层隔开。

16、在可选的实施方式中，所述第二基底层设置于远离阴极催化层的一侧，所述第二疏水微孔层设置于靠近阴极催化层的一侧。

17、本实用新型的第三方面提供了一种质子交换膜燃料电池，包括所述的膜电极。

18、与现有技术相比，本实用新型至少具有如下有益效果：

19、本实用新型提供的阳极气体扩散层，在结构中设置有亲水微孔层，将阳极催化层的水第一时间经亲水微孔层吸收转移，再通过疏水微孔层转移排出，使阳极侧水、气均匀分布，避免局部水淹，改善了阳极侧的气体传质过程，进而保证膜电极的正常运行。

20、本实用新型提供的膜电极，使用了性能更好的阳极气体扩散层，使膜电极催化层与微孔层界面的水及时排出，同时使水、气在界面处二次分布，更均匀，避免阳极侧发生欠氢反极，提高了膜电极的寿命。

21、本实用新型提供的质子交换膜燃料电池，使用性能更好的膜电极，提高了质子交换膜燃料电池的性能。

技术特征：

1.一种膜电极，其特征在于，包括依次层叠设置的阳极气体扩散层、阳极催化层、质子交换膜、阴极催化层和阴极气体扩散层；

2.根据权利要求1所述的膜电极，其特征在于，所述第一疏水微孔层+第一基底层的面密度为50g/cm2-80g/cm2。

3.根据权利要求1所述的膜电极，其特征在于，所述第一疏水微孔层的水接触角为120°-150°。

4.根据权利要求1所述的膜电极，其特征在于，所述第一基底层设置于远离阳极催化层的一侧，所述亲水微孔层设置于靠近阳极催化层的一侧；

5.一种质子交换膜燃料电池，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的膜电极。

技术总结本技术提供了一种阳极气体扩散层、膜电极和质子交换膜燃料电池，具体涉及燃料电池技术领域。该阳极气体扩散层包括亲水微孔层、疏水微孔层和第一基底层。所述亲水微孔层与所述第一基底层通过第一疏水微孔层隔开。本技术提供的阳极气体扩散层，在结构中设置有亲水微孔层，将阳极催化层的水第一时间经亲水微孔层吸收转移，再通过疏水微孔层转移排出，使阳极侧水、气均匀分布，避免水淹，改善了阳极侧的气体传质过程，进而保证膜电极的正常运行。技术研发人员：北条竹雅,刘邵帅,刘希力,龚正伟受保护的技术使用者：未势能源科技有限公司技术研发日：20230831技术公布日：2024/7/29