燃料电池用抗冰疏水剂、微孔层浆料和GDL及其制备方法与流程

燃料电池用抗冰疏水剂、微孔层浆料和gdl及其制备方法
技术领域
1.本发明属于燃料电池技术领域，特别涉及燃料电池用抗冰疏水剂、微孔层浆料和gdl及其制备方法。


背景技术：

2.能源安全是一个至关重要的问题，传统石油、煤炭等化工能源正在日渐枯竭，急需一种可替代的清洁能源。氢能是一种被认为有希望替代上述化工能源的清洁能源。质子交换膜燃料电池就是一种使用氢能进行发电的装置。它是由许多片膜电极及双极板组合而成。膜电极又由气体扩散层、催化层和质子交换膜组成。其中，气体扩散层是其中的核心部件，它起着气体传导、排水及导电的作用。它能够将反应所需的气体传导至催化层处进行反应，还能将反应产生的水排出至膜电极外，提供高效的反应环境，还能够将反应产生的电子传导至双极板处，形成电流，继而发电。总之，它在mea中扮演者重要角色。
3.为了提升质子交换膜这种发电装置场景适用的多样性，尤其在高寒地区能够使用，它需要具有一定的抗冻性。文献报道(zhan z g,lyu z y,huang y,et al.research on pemfc start-up at subzero temperature and performance decay[j].journal of wuhan university of technology,2011,33(1):151-155.)在低温条件下，膜电极中产生的水易发生结冰现象，当水变成冰时，体积会增大，从而挤压气体扩散层，使气体扩散层造成撕裂、破坏。除此之外，反应产生过多的水不仅加剧了结冰的可能性，还会造成mea水淹，堵塞气体扩散层上的气孔，影响气体传导。gdl破坏将会导致mea的性能出现急剧衰减，降低pemfc的发电效率。
[0004]
现有技术中，如中国发明专利申请cn200610047230.9一种提高燃料电池零度以下环境适应能力的方法，提供了一种对燃料电池氢腔和氧腔抽真空，除去电池流场及气体扩散层中的水，使电池能够在零度以下温度保持完整性及足够长的寿命，提高pemfc的抗冻能力的方法；但该方法需配置真空泵，成本较高，且配套真空泵增大了燃料电池体积，限制了它的应用环境。


技术实现要素：

[0005]
本技术的目的在于提供燃料电池用抗冰疏水剂、微孔层浆料和gdl及其制备方法，已解决目前增加抗冻性需额外增加真空设备的问题。
[0006]
本发明实施例提供了一种燃料电池用抗冰疏水剂的制备方法，所述方法包括：
[0007]
将zn(no3)2、尿素和co(no3)2溶解于第一溶剂，得到混合溶液；
[0008]
将nh4f溶解于所述混合溶液，后进行水热反应，得到白色粉末；
[0009]
将所述白色粉末进行烘干，得到抗冰疏水剂。
[0010]
可选的，所述zn(no3)2与所述尿素的质量比为1：1-5，所述zn(no3)2与所述co(no3)2的质量比为1:0.5-1；所述zn(no3)2与所述nh4f的质量比为1：0.2-1。
[0011]
可选的，所述水热反应的温度为100℃-140℃。
[0012]
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种燃料电池用抗冰疏水剂，所述抗冰疏水剂采用如上所述的燃料电池用抗冰疏水剂的制备方法制得。
[0013]
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种燃料电池用微孔层浆料，所述微孔层浆料的原料包括：抗冰疏水剂，其中，所述抗冰疏水剂的制备方法包括：
[0014]
将zn(no3)2、尿素和co(no3)2溶解于第一溶剂，得到混合溶液；
[0015]
将nh4f溶解于所述混合溶液，后进行水热反应，得到白色粉末；
[0016]
将所述白色粉末进行烘干，得到抗冰疏水剂。
[0017]
可选的，所述微孔层浆料的原料还包括：导电剂、第二溶剂和粘结剂；
[0018]
所述导电剂包括碳纳米管、氧化石墨烯和石墨化碳中的一种；
[0019]
所述第二溶剂包括无水乙醇；
[0020]
所述粘结剂包括多巴胺、kh-550、kh-540和聚偏氟乙烯中的一种。
[0021]
可选的，所述导电剂与所述第二溶剂的质量比为1:8-20；所述导电剂与所述抗冰疏水剂的质量比为1:0.5-1。
[0022]
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种燃料电池用微孔层浆料的制备方法，所述方法包括：
[0023]
将导电剂溶解于第二溶剂中，得到第一溶液；
[0024]
将粘接剂和所述第一溶液混合，得到第二溶液；
[0025]
将抗冰疏水剂和所述第二溶液混合，得到微孔层浆料；
[0026]
其中所述抗冰疏水剂的制备方法包括：
[0027]
将zn(no3)2、尿素和co(no3)2溶解于第一溶剂，得到混合溶液；
[0028]
将nh4f溶解于所述混合溶液，后进行水热反应，得到白色粉末；
[0029]
将所述白色粉末进行烘干，得到抗冰疏水剂。
[0030]
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种燃料电池用gdl的制备方法，所述方法包括：
[0031]
将微孔层浆料涂覆于基底层，后进行烘烤，得到gdl；所述微孔层浆料的原料包括：导电剂、第二溶剂、粘结剂和抗冰疏水剂；
[0032]
其中，所述抗冰疏水剂的制备方法包括：
[0033]
将zn(no3)2、尿素和co(no3)2溶解于第一溶剂，得到混合溶液；
[0034]
将nh4f溶解于所述混合溶液，后进行水热反应，得到白色粉末；
[0035]
将所述白色粉末进行烘干，得到抗冰疏水剂。
[0036]
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种燃料电池用gdl，所述gdl采用如上所述的方法制得。
[0037]
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0038]
本发明实施例提供的燃料电池用抗冰疏水剂的制备方法，所述方法包括：将zn(no3)2、尿素和co(no3)2溶解于第一溶剂，得到混合溶液；将nh4f溶解于所述混合溶液，后进行水热反应，得到白色粉末；将所述白色粉末进行烘干，得到抗冰疏水剂；该抗冰疏水剂的组成为zn(no3)2与co(no3)2复合材料，该材料为微球状，具有表面超滑的结构，能够使gdl具有超疏水性能，同时，它的引入能够显著降低水的结冰温度，这将使gdl具有抗冰性能。其次，该材料的引入能够使得在gdl的制备过程中，不使用传统的疏水剂进行浸泡，这将提升
制备效率以及制备成本。最后，本方法设计的抗冰、超疏水gdl在导电性上同商业碳纸无明显差异，没有降低gdl的其他性能。
[0039]
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
[0040]
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0041]
图1是本发明实施例提供的方法的流程图；
[0042]
图2是本发明各实施例和对比例提供的gdl的极化曲线图。
具体实施方式
[0043]
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
[0044]
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
[0045]
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
[0046]
术语解释：gdl：气体扩散层、mea：膜电极、pemfc：质子交换膜燃料电池、ccm：催化层。
[0047]
本技术实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
[0048]
申请人在发明过程中发现：在低温条件下，膜电极中产生的水易发生结冰现象，当水变成冰时，体积会增大，从而挤压气体扩散层，使气体扩散层造成撕裂、破坏。除此之外，反应产生过多的水不仅加剧了结冰的可能性，还会造成mea水淹，堵塞气体扩散层上的气孔，影响气体传导。gdl破坏将会导致mea的性能出现急剧衰减，降低pemfc的发电效率。因此，设计一种能够抗结冰、具有超疏水性能的gdl至关重要。
[0049]
针对上述问题，申请人从材料层级入手，在不增加pemfc配套设备的情况下，对gdl进行重新设计，制备出一种能抗冰，且超疏水的gdl，使pemfc在严寒情况下也不会遭到破坏，能够继续使用。并且重新设计的gdl在导电性、传气等性能上也不会降低。
[0050]
根据本发明一种典型的实施方式，提供了一种燃料电池用gdl的制备方法，所述方法包括：
[0051]
s1.将zn(no3)2、尿素和co(no3)2溶解于第一溶剂，得到混合溶液；
[0052]
s2.将nh4f溶解于所述混合溶液，后进行水热反应，得到白色粉末；
[0053]
s3.将所述白色粉末进行烘干，得到抗冰疏水剂；
[0054]
具体而言，首先称取一定量的zn(no3)2、尿素、co(no3)2溶解在去离子水中，使用玻璃棒搅拌至完全溶解。再向溶液中加入一定量的nh4f，继续使用玻璃棒至完全溶解。将该溶液倒入至反应釜中，将反应釜放置于烘箱中进行反应，反应一定时间后，将马弗炉从烘箱中取出，留下白色粉并进行烘干，烘干后即得到zno/co3o4复合材料(即抗冰疏水剂)。
[0055]
作为一种可选的实施方式，zn(no3)2与尿素的质量比为1：1-5。
[0056]
控制zn(no3)2与尿素的质量比为1：1-5能为zn(no3)2与co(no3)2提供足够的硝酸根，使确得它们能充分发生水热反应。该比例若过大，溶液中将引入过硝酸根，易发生副反应，产生副产物。若该比例过小，则不能为zn(no3)2与co(no3)2提供足够硝酸根，导致水热反应难以发生。
[0057]
作为一种可选的实施方式，zn(no3)2与co(no3)2的质量比为1:0.5-1，
[0058]
控制zn(no3)2与co(no3)2的质量比为1:0.5-1能使得两种材料均匀形成复合材料，若该比例过大，则水热反应形成的氧化钴将包附氧化锌，降低复合材料性能；若该比例过小，则氧化锌包附氧化钴，降低复合材料性能。
[0059]
作为一种可选的实施方式，zn(no3)2与nh4f的质量:1：0.2-1。
[0060]
控制zn(no3)2与nh4f的质量:1：0.2-1能令zn
2+
与co离子充分反应，进行成核，得到微球状的复合材料，从而具备抗冰及超疏水性能。若该值过大，则zn
2+
与co离子过度成核，将形成条状复合材料，该材料比表面积将变小，且形状不规则，抗冰及超疏水性能较差。若该值过小，则zn2+与co离子难以成核，形成微球状；这种不规则复合材料不具备抗冰及超疏水性能。
[0061]
作为一种可选的实施方式，烘箱的温度应设备为100-140℃。
[0062]
在该温度下，能够保证水热反应的充分进行，得到目标产物。若该温度过低，则水热条件不够，反应不能进行。若该温度过高，将发生副反应，产生副产物，降低产率。
[0063]
s4.将导电剂溶解于第二溶剂中，得到第一溶液；
[0064]
s5.将粘接剂加入所述第一溶液，得到第二溶液；
[0065]
s6.将抗冰疏水剂加入所述第二溶液，得到微孔层浆料；
[0066]
具体而言，取一定量的导电剂溶解在无水乙醇中，向无水乙醇中加入一定量的粘结剂，再向溶液中加入一定量的抗冰、疏水剂，将溶液放在磁力搅拌器上进行搅拌，得到微孔层浆料。
[0067]
作为一种可选的实施方式，导电剂为碳纳米管、氧化石墨烯、石墨化碳中的一种，上述材料均具有较优的导电性，且利于与抗冰、疏水剂进行复合。需要说明的是，以上关于导电剂的列举仅用以说明本发明能够实施，而不用以限定本发明，在其他的实施例中，本领域技术人员能够根据实际需要选用其他的导电剂。
[0068]
作为一种可选的实施方式，导电剂与无水乙醇的质量比为1:8-20。
[0069]
控制导电剂与无水乙醇的质量比为1:8-20能够使导电剂在浆料中充分溶解。若该比例过大，将不能使导电剂充分溶解；若该比例过小，过多的无水乙醇将过分稀释导电剂，不仅增加成本，而且降低后续加工效率。
[0070]
作为一种可选的实施方式，粘结剂为多巴胺、kh-550、kh-540、聚偏氟乙烯中的一种。需要说明的是，以上关于粘结剂的列举仅用以说明本发明能够实施，而不用以限定本发明，在其他的实施例中，本领域技术人员能够根据实际需要选用其他的粘结剂。
[0071]
作为一种可选的实施方式，导电剂与抗冰疏水剂的质量比为1:0.5-1。
[0072]
控制导电剂与抗冰疏水剂的质量比为1:0.5-1将使后续加工得到的gdl兼具抗冰性与导电性。若该比值过大，gdl的导电性将变差，若该比例过小，gdl的抗冰与疏水性将变差
[0073]
作为一种可选的实施方式，磁力搅拌器所设置的转速为1000r/min，搅拌时间为60min。
[0074]
s7.将微孔层浆料涂覆于基底层，后进行烘烤，得到gdl。
[0075]
具体而言，将上述配制而成的微孔层浆料通过喷涂的方式喷涂在商用基底层上，随后将喷涂后的产品在马弗炉中进行烘烤，即得到一种抗结冰、超疏水的gdl。
[0076]
下面将结合实施例、对照例及实验数据对本技术的燃料电池用抗冰疏水剂、微孔层浆料和gdl及其制备方法进行详细说明。
[0077]
实施例1
[0078]
一种燃料电池用gdl的制备方法，方法包括：
[0079]
首先称取1g的zn(no3)2、1g尿素、1gco(no3)2溶解在20ml去离子水中，使用玻璃棒搅拌至完全溶解。再向溶液中加入0.2g的nh4f，继续使用玻璃棒至完全溶解。随后该溶液倒入至反应釜中，将反应釜放置于烘箱中进行反应，烘箱温度设定为120℃，反应4h后，将马弗炉从烘箱中取出，留下白色粉并进行烘干，烘干后即得到zno/co3o4复合材料。随后取1g氧化石墨烯，将其倒入8g的无水乙醇中，再加入0.2g粘合剂，进行搅拌，随后加入0.5g的zno/co3o4复合材料，将混合溶液在磁力搅拌中进行搅拌，搅拌转速为1000r/min，搅拌时间为60min，获得微孔层浆料。
[0080]
将所得微孔层浆料使用喷涂工艺作用在基底层上，再将基底层在马弗炉中烘干，马弗炉温度设定为300℃，时间为2h。
[0081]
实施例2
[0082]
一种燃料电池用gdl的制备方法，方法包括：
[0083]
首先称取1g的zn(no3)2、3g尿素、0.8gco(no3)2溶解在20ml去离子水中，使用玻璃棒搅拌至完全溶解。再向溶液中加入0.4g的nh4f，继续使用玻璃棒至完全溶解。随后该溶液倒入至反应釜中，将反应釜放置于烘箱中进行反应，烘箱温度设定为130℃，反应4h后，将马弗炉从烘箱中取出，留下白色粉并进行烘干，烘干后即得到zno/co3o4复合材料。随后取1g氧化石墨烯，将其倒入15g的无水乙醇中，再加入0.4g粘合剂，进行搅拌，随后加入0.7g的zno/co3o4复合材料，将混合溶液在磁力搅拌中进行搅拌，搅拌转速为1000r/min，搅拌时间为60min，获得微孔层浆料。
[0084]
将所得微孔层浆料使用喷涂工艺作用在基底层上，再将基底层在马弗炉中烘干，马弗炉温度设定为300℃，时间为2h。
[0085]
实施例3
[0086]
一种燃料电池用gdl的制备方法，方法包括：
[0087]
首先称取1g的zn(no3)2、1g尿素、0.5g co(no3)2溶解在20ml去离子水中，使用玻璃棒搅拌至完全溶解。再向溶液中加入0.8g的nh4f，继续使用玻璃棒至完全溶解。随后该溶液倒入至反应釜中，将反应釜放置于烘箱中进行反应，烘箱温度设定为140℃，反应4h后，将马弗炉从烘箱中取出，留下白色粉并进行烘干，烘干后即得到zno/co3o4复合材料。随后取1g氧
化石墨烯，将其倒入20g的无水乙醇中，再加入0.6g粘合剂，进行搅拌，随后加入0.9g的zno/co3o4复合材料，将混合溶液在磁力搅拌中进行搅拌，搅拌转速为1000r/min，搅拌时间为60min，获得微孔层浆料。
[0088]
将所得微孔层浆料使用喷涂工艺作用在基底层上，再将基底层在马弗炉中烘干，马弗炉温度设定为300℃，时间为2h。
[0089]
对比例1
[0090]
一种燃料电池用gdl的制备方法，方法包括：
[0091]
取1g氧化石墨烯，将其倒入20g的无水乙醇中，再加入0.6g粘合剂，进行搅拌，随后再加入传统的疏水剂聚四氟乙烯1g，将混合溶液使用磁力搅拌器进行搅拌，搅拌速率为1000r/min，搅拌时间为60min，得到微孔层浆料。
[0092]
将所得微孔层浆料使用喷涂工艺作用在基底层上，再将基底层在马弗炉中烘干，马弗炉温度设定为300℃，时间为2h。
[0093]
对比例2
[0094]
市场购得sgl公司的商用碳纸36bb。
[0095]
实验例
[0096]
将实施例1-3和对比例1-2提供的gdl进行电导率测试，结果如下表所示：
[0097][0098][0099]
由上表可得，没有加入抗冰、疏水剂的对比例1与商用碳纸对比例2在导电能力上差别不大，证明该gdl制备方案的可行性，在加入抗冰、疏水剂后，gdl的导电性没有发生明显降低，均在91s/cm以上，这可能因为抗冰、疏水剂的组成为zno/co3o4复合材料，该材料也具有较好的导电性。
[0100]
将实施例1-3和对比例1-2提供的gdl进行接触角测试，接触角测试具体包括：采用dsa100s接触角测试仪，以5μl的液滴量进行测试gdl表面，每个样测试5次取平均值；结果如下表所示：
[0101][0102]
由上表可得，实施例的接触角均大于对比例，表现出了更优的疏水性能。这是由于抗冰、疏水剂的引入增强了gdl的超疏水性能，使得gdl的排水能力更强。从机理上来看，这是因为表面超滑的zno/co3o4复合材料能够加快水的流动，使水更易导出。
[0103]
将实施例1-3和对比例1-2提供的gdl进行冻结时间测试，冻结时间定义为50μl水滴完全冻结在过冷表面上的时间。样品在达到热力学平衡后置于低温样品池中。将50μl水滴滴在表面上，由于冰与水之间的反射率不同，水滴结冰期间的透明中心将发生偏移。当水滴形状恒定时记录结冰所需时间；结果如下表所示：
[0104][0105]
由上表可得，没有加入抗冰、疏水剂的对比例在实验条件下经过20多秒，即有冰的产生，再加入了zno/co3o4复合材料后，材料结冰事件由20多秒延长至140s以上，材料的抗冰性能得到了显著地提升。
[0106]
将实施例1-3和对比例1-2提供的gdl进行冰成核温度测试，冰成核温度测试具体包括：将样品置于低温样品池中，起始温度为-5℃，降温速率为0.001k/s。在起始温度下加入50μl去离子水水滴，观察结冰时，样品附近温度；结果如下表所示：
[0107][0108][0109]
由上表可得，在未加入抗冰、疏水剂前，材料的冰成核温度较高，在-5℃时，样品表面即有冰的产生，在加入zno/co3o4复合材料后，材料的结冰温度得到显著的降低，当环境温度降低至-20℃以下时，gdl表面才会有冰的产生。
[0110]
将实施例1-3和对比例1-2提供的gdl进行膜电极性能测试，膜电极性能测试具体包括：选取相同的ccm，搭配不同的样品，放置在单电池测试台上进行极化曲线测试，测试台型号为scribner 850e；结果如图2所示；从图2可以看出，在使用不同gdl组装而成的mea中，其发电性能差距不大，实施例均优于对比例，这可能是因为实施例的疏水性能更为优异，mea不易发生水淹现象，从而使得其发电性能更为优异。
[0111]
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少还具有如下技术效果或优点：
[0112]
(1)本发明实施例提供的方法从材料层级入手，在不增加pemfc配套设备的情况下，对gdl进行重新设计，制备出一种能抗冰，且超疏水的gdl，使pemfc在严寒情况下也不会遭到破坏，能够继续使用。并且重新设计的gdl在导电性、传气等性能上也不会降低；
[0113]
(2)本发明实施例提供的方法设计了一种抗冰、疏水剂，其组成为zn(no3)2与co(no3)2复合材料，该材料为微球状，具有表面超滑的结构，能够使gdl具有超疏水性能，同时，它的引入能够显著降低水的结冰温度，这将使gdl具有抗冰性能。其次，该材料的引入能够使得在gdl的制备过程中，不使用传统的疏水剂进行浸泡，这将提升制备效率以及制备成本。最后，本方法设计的抗冰、超疏水gdl在导电性上同商业碳纸无明显差异，没有降低gdl的其他性能。
[0114]
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0115]
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0116]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精
神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种燃料电池用抗冰疏水剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将zn(no3)2、尿素和co(no3)2溶解于第一溶剂，得到混合溶液；将nh4f溶解于所述混合溶液，后进行水热反应，得到白色粉末；将所述白色粉末进行烘干，得到抗冰疏水剂。2.根据权利要求1所述的燃料电池用抗冰疏水剂的制备方法，其特征在于，所述zn(no3)2与所述尿素的质量比为1：1-5，所述zn(no3)2与所述co(no3)2的质量比为1:0.5-1；所述zn(no3)2与所述nh4f的质量比为1：0.2-1。3.根据权利要求1所述的燃料电池用抗冰疏水剂的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为100℃-140℃。4.一种燃料电池用抗冰疏水剂，其特征在于，所述抗冰疏水剂采用权利要求1至3中任意一项所述的燃料电池用抗冰疏水剂的制备方法制得。5.一种燃料电池用微孔层浆料，其特征在于，所述微孔层浆料的原料包括：抗冰疏水剂，其中，所述抗冰疏水剂的制备方法包括：将zn(no3)2、尿素和co(no3)2溶解于第一溶剂，得到混合溶液；将nh4f溶解于所述混合溶液，后进行水热反应，得到白色粉末；将所述白色粉末进行烘干，得到抗冰疏水剂。6.根据权利要求5所述的燃料电池用微孔层浆料，其特征在于，所述微孔层浆料的原料还包括：导电剂、第二溶剂和粘结剂；所述导电剂包括碳纳米管、氧化石墨烯和石墨化碳中的一种；所述第二溶剂包括无水乙醇；所述粘结剂包括多巴胺、kh-550、kh-540和聚偏氟乙烯中的一种。7.根据权利要求5所述的燃料电池用微孔层浆料，其特征在于，所述导电剂与所述第二溶剂的质量比为1:8-20；所述导电剂与所述抗冰疏水剂的质量比为1:0.5-1。8.一种燃料电池用微孔层浆料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将导电剂溶解于第二溶剂中，得到第一溶液；将粘接剂和所述第一溶液混合，得到第二溶液；将抗冰疏水剂和所述第二溶液混合，得到微孔层浆料；其中，所述抗冰疏水剂的制备方法包括：将zn(no3)2、尿素和co(no3)2溶解于第一溶剂，得到混合溶液；将nh4f溶解于所述混合溶液，后进行水热反应，得到白色粉末；将所述白色粉末进行烘干，得到抗冰疏水剂。9.一种燃料电池用gdl的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将微孔层浆料涂覆于基底层，后进行烘烤，得到gdl；所述微孔层浆料的原料包括：导电剂、第二溶剂、粘结剂和抗冰疏水剂；其中，所述抗冰疏水剂的制备方法包括：将zn(no3)2、尿素和co(no3)2溶解于第一溶剂，得到混合溶液；将nh4f溶解于所述混合溶液，后进行水热反应，得到白色粉末；将所述白色粉末进行烘干，得到抗冰疏水剂。10.一种燃料电池用gdl，其特征在于，所述gdl采用权利要求9所述的方法制得。

技术总结
本发明特别涉及燃料电池用抗冰疏水剂、微孔层浆料和GDL及其制备方法，属于燃料电池技术领域，方法包括：将Zn(NO3)2、尿素和Co(NO3)2溶解于第一溶剂，得到混合溶液；将NH4F溶解于所述混合溶液，后进行水热反应，得到白色粉末；将所述白色粉末进行烘干，得到抗冰疏水剂；该抗冰疏水剂的组成为Zn(NO3)2与Co(NO3)2复合材料，该材料为微球状，具有表面超滑的结构，能够使GDL具有超疏水性能，同时，它的引入能够显著降低水的结冰温度，这将使GDL具有抗冰性能。其次，该材料的引入能够使得在GDL的制备过程中，不使用传统的疏水剂进行浸泡，这将提升制备效率以及制备成本。最后，本方法设计的抗冰、超疏水GDL在导电性上同商业碳纸无明显差异，没有降低GDL的其他性能。降低GDL的其他性能。降低GDL的其他性能。


技术研发人员：高佳武 唐雪君 张泽 王智捷 周江峰
受保护的技术使用者：东风汽车集团股份有限公司
技术研发日：2021.10.09
技术公布日：2022/3/8