氣體擴(kuò)散電極及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種氣體擴(kuò)散電極及其制備方法，包括依次層疊的集流層、防水透氣層和催化層；所述防水透氣層為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由碳納米材料和疏水材料按1?5:1?5質(zhì)量比組成；所述催化層為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由碳納米材料、催化劑和疏水材料按1?5:1?5:0?1質(zhì)量比組成。本發(fā)明氣體擴(kuò)散電極的催化層采用碳納米材料，能形成交織的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電性大幅提升，同時也能保證良好的氣體傳輸和足夠的離子通道；防水透氣層采用碳納米材料，能形成交織的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有細(xì)密、均勻、孔隙率大的導(dǎo)電疏水結(jié)構(gòu)，因此能實(shí)現(xiàn)很好的抗?jié)B水的同時，保證良好的透氣性和導(dǎo)電性。
【專利說明】
氣)體擴(kuò)散電極及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及氣體擴(kuò)散電極技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種氣體擴(kuò)散電極及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 氣體擴(kuò)散電極是一種特制得多孔膜電極，一方面氣體可以通過電極的一面到達(dá)電 極內(nèi)部，另一方面電極由于電解質(zhì)接觸，形成了一個固、液、氣三相反應(yīng)電極。一般的，氣體 擴(kuò)散電極需要進(jìn)行疏水處理，以便進(jìn)行氣體的傳輸和液體的管理。通常，氣體擴(kuò)散電極還設(shè) 置有催化劑以增加反應(yīng)活性;設(shè)置集流體作為電流匯集與傳輸。廣義上說，涉及到反應(yīng)物是 氣體和液體的電化學(xué)反應(yīng)，都可以應(yīng)用氣體擴(kuò)散電極。氣體擴(kuò)散電極目前廣泛應(yīng)用于氣體 傳感器、氯堿工業(yè)、燃料電池和金屬空氣電池。
[0003] 基于氣體擴(kuò)散電極是一個有固、液、氣三相反應(yīng)的電化學(xué)反應(yīng)的電極，因此氣體擴(kuò) 散電極需要同時滿足如下條件才能成為一個性能良好的電極：
[0004] (1)良好的電子導(dǎo)電性能；
[0005] (2)充分的氣體傳輸能力；
[0006] (3)良好的離子導(dǎo)通；
[0007] (4)電化學(xué)穩(wěn)定性好；
[0008] (5)對于與大量液體接觸的電極，還需要良好的抗?jié)B水性。
[0009] 另外，電極本身輕薄，機(jī)械強(qiáng)度高有時也是好的電極的一個重要指標(biāo)。層疊結(jié)構(gòu)的 氣體擴(kuò)散電極是目前常用的一種氣體擴(kuò)散電極，多用于金屬空氣電池、氯堿工業(yè)等。層疊型 氣體擴(kuò)散電極通常包括，催化層，防水透氣層(氣體擴(kuò)散層），集流層組成。催化層負(fù)責(zé)提供 三相反應(yīng)區(qū)；防水透氣層則起到防水、氣體擴(kuò)散、電子導(dǎo)電作用;集流體起電流匯集和傳輸 的作用。對于催化層和氣體擴(kuò)散層，目前的方式采用直接混料，然后絮凝輥壓制膜或者采用 涂布印刷的方式。例如，中國專利CN102306808A公開了一種防水透氣膜和催化膜都是采用 聚四氟乙烯乳液和碳材料(催化層還有催化劑)混合，輥壓制膜，然后再和集流網(wǎng)壓合在一 起的方式制備空氣電極。中國專利CN103151530A公開了一種以疏水處理的石墨化碳纖維毯 為防水透氣層，然后以采用以乙醇為溶劑，加入碳載錳催化劑和PTFE乳液混合制成漿料涂 布在石墨化碳纖維氈上，制成空氣電極。然而，采用直接混料方式制備催化層，后續(xù)采用輥 壓和涂布方式，由于其中導(dǎo)電材料并未單獨(dú)形成網(wǎng)絡(luò)骨架結(jié)構(gòu)，因此通常存在導(dǎo)電性較差 的缺陷，通常要保證足夠的孔隙與電解液接觸和反應(yīng)氣接觸，導(dǎo)電材料之間又接觸不良。保 證了導(dǎo)電材料足夠接觸，孔隙、氣體傳輸能力又不能保證。好的防水透氣層的標(biāo)準(zhǔn)是:孔隙 均勻，小，孔隙率大，導(dǎo)電性良好。直接混料后面輥壓或者涂布的方式制備的防水透氣膜，由 于孔隙不夠均勻，要保證足夠防水透氣性，需要足夠的厚度，而這樣又導(dǎo)致透氣性不佳，同 時導(dǎo)電性方面由于導(dǎo)電材料由于沒有單獨(dú)形成網(wǎng)絡(luò)骨架，因此導(dǎo)電性也不佳。
[0010]現(xiàn)有技術(shù)中氣體擴(kuò)散電極的催化部分導(dǎo)電性不好，電子導(dǎo)通提高和氣體傳輸、離 子傳輸提升相矛盾;對于防水透氣膜部分，由于直接混料，再輥壓或者涂布的方式孔隙不夠 均勻，要保證足夠防水透氣性，需要足夠的厚度，而這樣又導(dǎo)致透氣性不佳，同時導(dǎo)電性方 面由于導(dǎo)電材料由于沒有單獨(dú)形成網(wǎng)絡(luò)骨架，因此導(dǎo)電性也不佳。
[0011]目前通用工藝，制作過程通常需要較多溶劑，溶液造成污染，成本高;厚度過厚，單 位面積重量大，浪費(fèi)材料，成本高，不利于輕量化。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0012] 基于此，本發(fā)明的目的是提供一種氣體擴(kuò)散電極。
[0013] 具體的技術(shù)方案如下：
[0014] -種氣體擴(kuò)散電極，包括依次層疊的集流層、防水透氣層和催化層;所述防水透氣 層為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由碳納米材料和疏水材料按1-5:1-5質(zhì)量比組成;所述催化層為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)， 由碳納米材料、催化劑和疏水材料按1-5:1-5:0-1質(zhì)量比組成。
[0015] 在其中一些實(shí)施例中，所述防水透氣層的厚度為10μηι-140μηι，透氣度為0 · 3μηι/ Pa · s-lym/Pa · s;所述催化層的厚度為 10μηι-140μηι，透氣度為0.25ym/Pa · s_0.6ym/Pa · So
[0016] 在其中一些實(shí)施例中，所述碳納米材料包括碳納米管和/或碳納米纖維，所述碳納 米材料的尺寸參數(shù)為:直徑為5nm-300nm〇
[0017] 在其中一些實(shí)施例中，所述催化劑選自錳氧化物，鈷氧化物或銀中的一種或幾種。
[0018] 在其中一些實(shí)施例中，所述分散劑選自十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、烷基 糖苷、Triton X100、聚丙烯酸鈉或吐溫80中的一種或幾種。
[0019] 在其中一些實(shí)施例中，所述疏水材料選自PTFE、PVDF、石蠟或PDMS中的一種或幾 種。
[0020] 本發(fā)明的另一目的是提供上述氣體擴(kuò)散電極的制備方法。
[0021 ]具體的技術(shù)方案如下：
[0022] 上述氣體擴(kuò)散電極的制備方法，包括如下步驟：
[0023] (1)按比例將防水透氣層的原料碳納米材料和分散劑混合分散于去離子水中，其 中碳納米材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為〇. lwt%-0.3wt%，分散劑的質(zhì)量分散為0. lwt%-0.3wt%，然 后再加入疏水材料，得分散液A;
[0024] (2)按比例催化層的原料碳納米材料和分散劑混合分散于去離子水中，其中碳納 米材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為〇. lwt%-0.3wt%，分散劑的質(zhì)量分散為0. lwt%-0.3wt%，得初步分 散液；
[0025] 將催化劑加入去離子水中，超聲分散，然后加入到初步分散液中，再加入疏水材 料，得分散液B;
[0026] (3)將分散液A和分散液B分別在成型網(wǎng)上抽濾成型，分別形成預(yù)制防水透氣層和 預(yù)制催化層;或，
[0027] 依次將分散液A和分散液B在成型網(wǎng)上抽濾成型，形成包含預(yù)制防水透氣層和預(yù)制 催化層的碳納米紙；
[0028] (4)將預(yù)制防水透氣層和預(yù)制催化層，或碳納米紙，進(jìn)行熱處理；
[0029] (5)將集流層、預(yù)制防水透氣層和預(yù)制催化層依次層疊后熱壓復(fù)合，即得所述氣體 擴(kuò)散電極；
[0030] 或，將集流層和碳納米紙依次層疊后熱壓復(fù)合，其中集流層與碳納米紙的防水透 氣層接觸，即得所述氣體擴(kuò)散電極。
[0031] 在其中一些實(shí)施例中，所述熱處理的工藝參數(shù)為：熱處理的溫度為160°c-360°c， 熱處理的時間為10秒-600秒。熱處理工序的作用為:通過熱處理可以除去制備過程中引入 分散劑和其他雜質(zhì)，并且使得相應(yīng)疏水材料固化，或者燒結(jié)，例如PDMS需要在160 °C下固化， PTFE需要在330°C以上（不大于400°C)燒結(jié)。
[0032]在其中一些實(shí)施例中，所述熱壓復(fù)合的工藝參數(shù)為：熱壓的溫度為140°C_160°C， 熱壓的壓強(qiáng)為5MPa-20MPa。將熱壓復(fù)合的工藝參數(shù)設(shè)置在該范圍的目的是:PTFE在玻璃態(tài) 轉(zhuǎn)變溫度以上，同時適宜的壓力保證足夠集流網(wǎng)與防水透氣層復(fù)合強(qiáng)度和適宜的透氣性。 [00 33] 在其中一些實(shí)施例中，所述防水透氣層的厚度為10μηι-140μηι，透氣度為0 · 3μηι/ Pa · s-lym/Pa · s;所述催化層的厚度為 10μηι-140μηι，透氣度為0.25ym/Pa · s_0.6ym/Pa · So
[0034] 本發(fā)明的有益效果如下：
[0035] 1.本發(fā)明氣體擴(kuò)散電極的催化層采用碳納米材料，能形成交織的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電 性大幅提升，同時也能保證良好的氣體傳輸和足夠的離子通道。
[0036] 2.本發(fā)明氣體擴(kuò)散電極的防水透氣層采用碳納米材料，能形成交織的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)， 該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有細(xì)密、均勻、孔隙率大的導(dǎo)電疏水結(jié)構(gòu)，因此能實(shí)現(xiàn)很好的抗?jié)B水的同時， 保證良好的透氣性和導(dǎo)電性。
[0037] 3.本發(fā)明的制備方法無需使用有機(jī)溶劑，環(huán)保節(jié)約成本。
[0038] 4.本發(fā)明制備得到的氣體擴(kuò)散電極厚度薄，節(jié)約材料用量，便于實(shí)現(xiàn)輕量化。
【附圖說明】
[0039] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備得到的氣體擴(kuò)散電極的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制備得到的氣體擴(kuò)散電極的防水透氣層的SEM照片；
[0041] 圖3為采用實(shí)施例1制備得到氣體擴(kuò)散電極組裝的鋁空氣電池的放電圖；
[0042]圖4為對比例制備得到的氣體擴(kuò)散電極的防水透氣層的SEM照片；
[0043] 圖5為對比例制備得到的氣體擴(kuò)散電極組裝的鋁空氣電池的放電圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044] 以下通過實(shí)施例對本申請做進(jìn)一步闡述。
[0045] 本發(fā)明實(shí)施例所使用的原料均為市售購得。
[0046] 碳納米管的尺寸參數(shù)為:直徑5nm-20nm;
[0047] 碳納米纖維的尺寸參數(shù)為:直徑100nm-300nm。
[0048] 實(shí)施例1
[0049] 本實(shí)施例一種氣體擴(kuò)散電極的制備方法，包括如下步驟：
[0050] (1)將碳納米管加入去離子水中，加入十二烷基硫酸鈉(實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，此處分散劑目 的為對碳納米管進(jìn)行分散，最終分散劑是需要經(jīng)過熱處理使其失去表面活性的，因此，這里 最終性能并不會因?yàn)椴煌稚┏霈F(xiàn)太大區(qū)別，這里換用十二烷基苯磺酸鈉、烷基糖苷、 Triton X100、聚丙烯酸鈉、吐溫80都是合適的）作為分散劑，超聲lmin，制得碳納米管分散 液，碳納米管固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)為〇.2wt%，分散劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.15wt%，然后再加入疏水材料 (PTFE乳液絕干加入量相對于碳納米管絕干量比例為5:1)，得分散液A;
[0051] (2)將碳納米管和碳納米纖維按1:1質(zhì)量比，加入去離子水中，加入十二烷基硫酸 鈉作為分散劑，超聲lmin，碳納米管和碳納米纖維固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2wt%，的初步分散液； [0052]將納米Μη02催化劑加入去離子水中超聲分散，然后加入到初步分散液中，再加入 疏水材料(PTFE乳液絕干加入量相對于碳納米管絕干量比例為1:2，制得分散液B;
[0053] (3)依次將分散液A和分散液B在成型網(wǎng)上抽濾成型，采用去離子水抽濾沖洗已成 型的濕紙幅，干燥，形成包含預(yù)制防水透氣層和預(yù)制催化層的碳納米紙；
[0054] (4)將碳納米紙，進(jìn)行熱處理，溫度為340°C，保持lmin;
[0055] (5)將集流層、預(yù)制防水透氣層和預(yù)制催化層依次層疊后熱壓復(fù)合，溫度為150°C， 壓強(qiáng)為lOMPa，即得所述氣體擴(kuò)散電極。
[0056] 上述方法制備得到的氣體擴(kuò)散電極(結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示），厚度為0.111mm，包 括依次層疊的集流層、防水透氣層和催化層；防水透氣層的厚度為〇.〇5mm，透氣度為Ιμπι/ Pa · s(防水透氣層的SEM照片如圖2所示，可清楚顯示該防水透氣層為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，空隙多而 小，且均勾）；催化層的厚度為0.03臟，透氣度為0.25以111/^?8。
[0057]將上述方法制備得到的氣體擴(kuò)散電極與鋁板一起組裝成鋁空氣電池進(jìn)行放電，電 解液為6M的NaOH溶液，在IV時放電電流密度為150mA/cm2，如圖3所示。
[0058] 實(shí)施例2
[0059] (1)將碳納米管加入去離子水中，加入烷基糖苷作為分散劑，超聲lmin，制得碳納 米管分散液，碳納米管固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)為〇. 2wt %，分散劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2wt %，得分散液A;
[0060] (2)將碳納米管和碳納米纖維按1:1質(zhì)量比，加入去離子水中，加入十二烷基硫酸 鈉作為分散劑，超聲lmin，碳納米管和碳納米纖維固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2wt%，的初步分散液；
[0061] 將納米Mn〇2催化劑加入去離子水中超聲分散，然后加入到初步分散液中，制得分 散液B;
[0062] (3)將分散液A在成型網(wǎng)上抽濾成型，采用3%硝酸溶液抽濾沖洗已成型的濕紙幅， 干燥，然后將其置于濃度l〇wt %的PDMS的己烷溶液中浸潤，晾干，在160 °C溫度下熱處理 lOmin，形成包含防水透氣層的碳納米紙；
[0063] (4)將分散液B在成型網(wǎng)上抽濾成型，采用去離子水抽濾沖洗已成型的濕紙幅，干 燥，190°C溫度下熱處理2min，形成包含預(yù)制催化層的碳納米紙；
[0064] (5)將集流層、預(yù)制防水透氣層和預(yù)制催化層依次層疊后熱壓復(fù)合，溫度為150°C， 壓強(qiáng)為20MPa，即得所述氣體擴(kuò)散電極。
[0065] 上述方法制備得到的氣體擴(kuò)散電極，厚度為0.150mm，包括依次層疊的集流層、防 水透氣層和催化層;防水透氣層的厚度為0.07mm，透氣度為0.3ym/Pa · s;催化層的厚度為 0.04mm，透氣度為0.6ym/Pa · s。
[0066] 將上述方法制備得到的氣體擴(kuò)散電極與鋁板一起組裝成鋁空氣電池進(jìn)行放電，電 解液為6M的NaOH溶液，在IV時放電電流密度為140mA/cm 2。
[0067] 實(shí)施例3
[0068] (1)將碳納米管加入去離子水中，加入烷基糖苷作為分散劑，超聲lmin，制得碳納 米管分散液，碳納米管固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2wt %，分散劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.15wt %，然后再加入 疏水材料(石蠟乳液絕干加入量相對于碳納米管絕干量比例為3:1)，得分散液A;
[0069] (2)將碳納米管和碳納米纖維按1:1質(zhì)量比，加入去離子水中，加入烷基糖苷作為 分散劑，超聲lmin，碳納米管和碳納米纖維固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2wt %，的初步分散液；
[0070] 將納米Mn〇2催化劑加入去離子水中超聲分散，然后加入到初步分散液中，再加入 疏水材料(石蠟乳液絕干加入量相對于碳納米管絕干量比例為1:5，制得分散液B;
[0071] (3)依次將分散液A和分散液B在成型網(wǎng)上抽濾成型，采用去離子水抽濾沖洗已成 型的濕紙幅，干燥，形成包含預(yù)制防水透氣層和預(yù)制催化層的碳納米紙；
[0072] (4)將碳納米紙，進(jìn)行熱處理，溫度為160°C，保持10s;
[0073] (5)將集流層、預(yù)制防水透氣層和預(yù)制催化層依次層疊后熱壓復(fù)合，溫度為140°C， 壓強(qiáng)為5MPa，即得所述氣體擴(kuò)散電極。
[0074] 上述方法制備得到的氣體擴(kuò)散電極，厚度為0.12mm，包括依次層疊的集流層、防水 透氣層和催化層；防水透氣層的厚度為〇.〇3mm，透氣度為Ιμπι/Pa · s;催化層的厚度為 0.05mm，透氣度為0.3ym/Pa · s。
[0075] 將上述方法制備得到的氣體擴(kuò)散電極與鋁板一起組裝成鋁空氣電池進(jìn)行放電，電 解液為6M的NaOH溶液，在IV時放電電流密度為140mA/cm 2。
[0076] 對比例
[0077] 采用傳統(tǒng)輥壓工藝制備的氣體擴(kuò)散電極：
[0078] 將乙炔黑、聚四氟乙烯及納米Mn02催化劑按照1:1.5:3的質(zhì)量比例加入到無水乙 醇中，充分?jǐn)嚢杌靹?，?0°C水浴下，絮凝得到催化劑漿料析出物。將催化劑漿料進(jìn)行輥壓 處理，輥壓至0.2_即可得到膜狀的催化層。
[0079]將乙炔黑與聚四氟乙烯按2: 3的質(zhì)量比例加入無水乙醇均勻混合，并在水浴條件 下高速攪拌析出，得到漿料，然后將粘稠狀漿料進(jìn)行輥壓處理，輥壓至〇.5mm即可得到防水 透氣層，其SEM照片如圖4所示，其孔隙不均勻，沒有見到明顯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
[0080]將催化層、防水層及集流體疊加熱壓成片狀結(jié)構(gòu)，然后在330-38(TC進(jìn)行燒結(jié)處理 即可得到空氣電極。其參數(shù)如參數(shù)表1
[0081 ]將其與鋁板一起組裝成鋁空氣電池進(jìn)行放電，電解液為6M的NaOH溶液，其恒流放 電曲線如圖5所示。
[0082] 參數(shù)表1
[0083]
[0085] 以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實(shí) 施例中的各個技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存 在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。
[0086] 以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并 不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來 說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù) 范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種氣體擴(kuò)散電極，其特征在于，包括依次層疊的集流層、防水透氣層和催化層;所 述防水透氣層為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由碳納米材料和疏水材料按1-5:1-5質(zhì)量比組成;所述催化層為 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由碳納米材料、催化劑和疏水材料按1-5:1-5:0-1質(zhì)量比組成。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體擴(kuò)散電極，其特征在于，所述防水透氣層的厚度為IOMi-140μηι，透氣度為0.3ym/Pa · s-lym/Pa · s;所述催化層的厚度為10μηι-140μηι，透氣度為0.25 ym/Pa · s_0.6ym/Pa · S03. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體擴(kuò)散電極，其特征在于，所述碳納米材料包括碳納米管 和/或碳納米纖維，所述碳納米材料的尺寸參數(shù)為:直徑為5nm-300nm〇4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的氣體擴(kuò)散電極，其特征在于，所述催化劑選自錳氧化 物，鈷氧化物或銀中的一種或幾種。5. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的氣體擴(kuò)散電極，其特征在于，所述分散劑選自十二烷 基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、烷基糖苷、Triton X100、聚丙烯酸鈉或吐溫80中的一種或幾 種。6. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的氣體擴(kuò)散電極，其特征在于，所述疏水材料選自 PTFE、PVDF、石蠟或PDMS中的一種或幾種。7. 權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的氣體擴(kuò)散電極的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 按比例將防水透氣層的原料碳納米材料和分散劑混合分散于去離子水中，其中碳 納米材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0· lwt%-0.3wt%，分散劑的質(zhì)量分散為0· lwt%-0.3wt%，然后再 加入疏水材料，得分散液A; (2) 按比例催化層的原料碳納米材料和分散劑混合分散于去離子水中，其中碳納米材 料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為〇. Iwt %-0.3wt %，分散劑的質(zhì)量分散為0.1 wt %-0.3wt %，得初步分散液； 將催化劑加入去離子水中，超聲分散，然后加入到初步分散液中，再加入疏水材料，得 分散液B; (3) 將分散液A和分散液B分別在成型網(wǎng)上抽濾成型，分別形成預(yù)制防水透氣層和預(yù)制 催化層;或， 依次將分散液A和分散液B在成型網(wǎng)上抽濾成型，形成包含預(yù)制防水透氣層和預(yù)制催化 層的碳納米紙； (4) 將預(yù)制防水透氣層和預(yù)制催化層，或碳納米紙，進(jìn)行熱處理； (5) 將集流層、預(yù)制防水透氣層和預(yù)制催化層依次層疊后熱壓復(fù)合，即得所述氣體擴(kuò)散 電極； 或，將集流層和碳納米紙依次層疊后熱壓復(fù)合，其中集流層與碳納米紙的防水透氣層 接觸，即得所述氣體擴(kuò)散電極。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述熱處理的工藝參數(shù)為：熱處理的 溫度為160 °C -360 °C，熱處理的時間為10秒-600秒。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述熱壓復(fù)合的工藝參數(shù)為：熱壓的 溫度為140 °C -160 °C，熱壓的壓強(qiáng)為5MPa-20MPa。10. 根據(jù)權(quán)利要求7-9任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述防水透氣層的厚度為 10μηι-140μηι，透氣度為0.3ym/Pa · s-lym/Pa · s;所述催化層的厚度為10μηι-140μηι，透氣度 為0.25ym/Pa · s_0.6ym/Pa · s。
【文檔編號】H01M4/88GK105932300SQ201610369443
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月30日
【發(fā)明人】肖輝, 陳東平, 黃啟祥, 尹顯密
【申請人】昆明納太科技有限公司