氫燃料電池-氣體擴散層的微孔層對基底層碳紙有什麼意義?

2021-03-05 短平快之氫燃料電池

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         碳紙為均勻多孔薄層結構，通常具有超過80%的大於20μm的孔徑，如東麗 TGP-H-060碳紙的達到90%。單獨的大孔徑碳紙不利於水與反應氣體的有效傳質，微孔層由於具有豐富的微孔，可以有效改善水管理，同時由於其具有更高的疏水性和較低的孔隙率，排水速率更好，水淹的可能性也將大大降低。

        因此，GDL的微孔層對基底層具有重要的意義。底基層的材料多為碳粉層，目的是改善基底層的孔隙結構，厚度約10-100μm，作用為：①降低CL與基底層之間的接觸電阻，②再分配水和氣體，③防止CL水淹，④防止CL製作過程滲透到基底層。

        微孔層屬於過渡層，實現反應氣體和水在CL和流場BP之間的再分配。其影響因素可以從內外條件區分。內部條件主要是碳粉當量、碳粉類型、PTFE含量等。外部條件主要是添加造孔添加劑。造孔添加劑有三種：以碳酸銨代表的低溫分解型、以草酸銨代表的高溫分解型和以碳酸鈣碳酸鋰氯化鈉硝酸銨乙酸乙酯為代表的溶解型。關於造孔添加劑，有以下幾點參考：①碳酸鋰溶解型造孔添加劑可以擴大尺寸在5-20μm的孔徑(＜基底層的孔徑)，減少傳質極化；②CL中添加草酸銨碳酸鋰等不同類型的造孔劑，可以產生額外的孔隙度；③添加碳酸銨和草酸銨造孔劑，孔隙率在原基礎上可提高7-13%，利於電池性能的提升；④造孔添加劑是雙刃劍，提高孔隙度的同時，也削弱了電極導電能力。

   

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