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CN113169350A - 一种包括在一方向上取向的碳纤维的碳基材以及采用该碳基材的气体扩散层 - Google Patents

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CN113169350A CN201980080934.1A CN201980080934A CN113169350A CN 113169350 A CN113169350 A CN 113169350A CN 201980080934 A CN201980080934 A CN 201980080934A CN 113169350 A CN113169350 A CN 113169350A
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Abstract

本发明提供一种用于气体扩散层的碳基材，其作为燃料电池的用于气体扩散层的碳基材，其中，所述碳基材包括板状基材，其具有顶部表面和与其相对的底部表面，其中，所述板状基材包括沿一方向延伸排列的碳纤维，以及在所述碳纤维之间使所述碳纤维彼此结合的有机聚合物的碳化物，以及包括该碳基材的气体扩散层、采用该碳基材的气体扩散层、用于燃料电池的电极、用于燃料电池的膜电极集合体，以及燃料电池。所述碳基材可以通过控制碳纤维的取向来包括在从纵向和横向中选择的至少一个方向上取向的碳纤维，因此即使厚度薄，其机械强度，尤其是弯曲强度也优异，从而有效地防止气体扩散层侵入到金属隔板的流路中的现象，并且其具有优异的气体流动特性。

Description

一种包括在一方向上取向的碳纤维的碳基材以及采用该碳基 材的气体扩散层
技术领域
本发明涉及一种燃料电池的用于气体扩散层的碳基材、采用该碳基材的气体扩散层、用于燃料电池的电极、用于燃料电池的膜电极集合体，以及燃料电池，更具体地，涉及一种包括在至少一方向(unidirection)取向的碳纤维的碳基材，以及采用该碳基材的气体扩散层、用于燃料电池的电极、用于燃料电池的膜电极集合体，以及燃料电池。
本发明涉及由产业资源部的按区域新产业促进项目(专门机构：韩国产业技术振兴院)资助的研究项目(项目编码：R0006471)的结果。
背景技术
聚合物电解质膜燃料电池(polymer electrolyte membrane fuel cell:PEMFC)具有比其他形式的燃料电池更低的工作温度、更高的效率、电流密度和功率密度、较短的启动时间以及对负载变化的快速响应。在聚合物电解质膜燃料电池中，在聚合物电解质膜的阳极和阴极上分别涂覆有催化剂涂层膜(catalyst coated membrane:CCM)，并且其由将气体扩散层接合在所涂覆的催化剂上的膜电极集合体(membrane electrode assembly:MEA)和与其两面粘附的双极板(bipolar plate)构成。在此，气体扩散层(GDL)是通过在由诸如碳布(carbon cloth)、碳无纺布以及碳纸之类的多孔碳材料构成的碳基材上涂覆微孔层(microporous layer:MPL)来制造的。
当前氢燃料电池车辆的一个重要问题是开发能够实现减少现有的零部件的体积、降低价格、提高耐久性以及能够实现高性能的零部件和材料。为了降低燃料电池车辆(fuelcell vehicle:FCV)的成本并提高能量密度，用作燃料电池双极板的金属隔板具有比传统的石墨隔板更高的堆叠(stacking)压力。因此，膜电极集合体(MEA)和气体扩散层(GDL)的每单位面积所承受的压力大幅增加，因此可能发生气体扩散层的塌陷，从而导致燃料电池的性能和耐久性降低。
当前，正在研究从体积较大的休闲车(recreation vehicle:RV)到轿车或微型车的方向转换。为此，必须减少燃料电池堆栈的体积，并且迫切需要减少金属隔板的厚度和支撑其的气体扩散层的厚度。
在传统的金属隔板中，燃料和氧气通过每个金属隔板的槽传递到气体扩散层，但是由于隔板的三维结构，最近开发并适用于阴极的多孔隔板在隔板内产生空气分配和湍流并传递到整个气体扩散层。现有的带槽隔板和气体扩散层通过面彼此接触，但是多孔隔板和气体扩散层通过点或线彼此接触。当堆叠多孔隔板时，施加到气体扩散层压力比现有的带槽的金属隔板要高得多。因此，适用于车辆的气体扩散层不仅需要减少气体扩散层的厚度，还需要高刚性。
此外，在堆栈的堆叠或驱动期间，堆栈根据温度变化或反应条件而收缩或膨胀。因此，施加到堆栈内部的每个组件的压力发生变化，并且垫片和气体扩散层用作缓冲所述压力的弹簧。当施加压力一次并按压时，大多数气体扩散层具有很少恢复或者实际上没有恢复的特性，但是由于垫片难以承受所有的弹簧作用，因此期望气体扩散层在结构上具有与弹簧相同的特性。
由于大多数碳纸型气体扩散层通过湿式(wet-laid)无纺布工艺来对碳纤维造纸而制成，因此碳纤维一般具有无序排列的各向同性结构。但是，由于各向同性结构的气体扩散层在所有面上具有相同的结构，因此当力集中在与带槽隔板结构中的气体扩散层直接接触的面上时，碳纤维将断裂而压缩，并且发生气体扩散层侵入(intrusion)到隔板的槽或流路(channel或flow field)中的现象，从而减少空气或燃料能够在其中移动的空间。这种侵入现象导致隔板的流路中的压力上升，从而增加泵的功耗。由于在气体扩散层与流路之间的界面断裂的碳纤维所致的气体扩散层的结构塌陷，将使气体扩散层的耐久性下降，并且诸如气体流动之类的传质能力下降。
发明内容
技术问题
本发明的一目的是提供一种用于气体扩散层的基材，其具有优异机械强度的燃料电池。
本发明的另一目的是提供一种燃料电池的用于气体扩散层的碳基材，其气体扩散层到金属隔板的流路的侵入得到改善。
本发明的另一目的是提供一种燃料电池的用于气体扩散层的碳基材，其具有优异的气体流动特性。
本发明的另一目的是提供一种用于气体扩散层的碳基材，其能够有效地将在阴极中形成的水排放到多孔隔板中。
本发明的再一目的是提供一种用于燃料电池的气体扩散层，其包括所述燃料电池的用于气体扩散层的碳基材。
本发明的再一目的是提供一种具有改善的电池性能的膜电极集合体，其包括所述用于燃料电池的气体扩散层。
本发明的再一目的是提供一种具有改善的电池性能的燃料电池，其包括所述用于燃料电池的气体扩散层。
技术方案
为了实现所述一目的或另一目的中的至少一个，本发明的一方面提供一种用于气体扩散层的碳基材，其作为燃料电池的用于气体扩散层的碳基材，
其中，所述碳基材包括板状基材，其具有顶部表面和与其相对的底部表面，其中，所述板状基材包括沿一方向(unidirection)延伸排列的碳纤维，以及在所述碳纤维之间使所述碳纤维彼此结合的有机聚合物的碳化物。
所述一方向可以为纵向(MD)或横向(CMD)。
所述碳纤维可以为碳纤维长丝、碳纤维集合体或碳纤维丝束(tow)的形态。
为了实现所述一目的或另一目的中的至少一个，本发明的另一方面提供一种用于气体扩散层的碳基材，其作为燃料电池的用于气体扩散层的碳基材，
其中，所述碳基材为板状基材，其具有顶部表面和与其相对的底部表面，其中，所述板状基材包括沿第一方向延伸排列的第一碳纤维、沿第二方向延伸排列的第二碳纤维，以及在所述第一和第二碳纤维之间使所述第一和第二碳纤维彼此结合的有机聚合物的碳化物。
所述第一方向和所述第二方向可以为从纵向(MD)和横向(CMD)中选择的至少一个方向，并且也可以为彼此相同或者彼此垂直的方向。
所述第一碳纤维和所述第二碳纤维可以制织为从平纹组织(plain weave)、斜纹组织(twill weave)、缎纹组织(satin weave)及其组合中选择的至少一个组织形态。
所述第一碳纤维和第二碳纤维可以为从碳纤维长丝、碳纤维集合体或碳纤维丝束中选择的至少一个形态。
所述第一碳纤维和所述第二碳纤维在所述第一方向和/或所述第二方向上彼此交叉的交叉点之间的长度可以为5mm至100mm。
为了实现所述一目的或另一目的中的至少一个，本发明的另一方面提供一种用于气体扩散层的碳基材，其作为燃料电池的用于气体扩散层的碳基材，
其中，所述碳基材包括第一板状基材，其具有顶部表面和与其相对的底部表面，以及第二板状基材，其作为层叠在所述第一板状基材的顶部表面上的第二板状基材，其包括顶部表面和与其相对的底部表面，其中，
所述第一板状基材包括沿第一方向延伸排列的第一碳纤维，以及在所述第一碳纤维之间使所述第一碳纤维彼此结合的有机聚合物的碳化物，其中，
所述第二板状基材包括沿第二方向延伸排列的第二碳纤维，以及在所述第二碳纤维之间使所述第二碳纤维彼此结合的有机聚合物的碳化物。
所述第一方向和所述第二方向可以为从纵向(MD)和横向(CMD)中选择的至少一个方向，并且也可以为彼此相同或者彼此垂直的方向。
所述第一碳纤维和第二碳纤维可以为从碳纤维长丝、碳纤维集合体或碳纤维丝束中选择的至少一个形态。
所述碳基材进一步包括层叠在所述第二板状基材的顶部表面上的第三板状基材，并且所述第三板状基材可以包括以无序的方式布置的第三碳纤维，以及在所述第三碳纤维之间使所述第三碳纤维彼此结合的有机聚合物的碳化物。
为了实现所述一目的或另一目的中的至少一个，本发明的另一方面提供一种用于气体扩散层的碳基材，其作为燃料电池的用于气体扩散层的碳基材，其中，
所述碳基材包括第一板状基材，其具有顶部表面和与其相对的底部表面，以及第二板状基材，其作为层叠在所述第一板状基材的顶部表面上的第二板状基材，包括顶部表面和与其相对的底部表面，其中，
所述第一板状基材包括沿一方向延伸排列的第一碳纤维，以及在所述第一碳纤维之间使所述第一碳纤维彼此结合的有机聚合物的碳化物，其中，
所述第二板状基材提供一种包括以无序的方式布置的第三碳纤维，以及在所述第二碳纤维之间使所述第二碳纤维彼此结合的有机聚合物的碳化物。
所述一方向可以为纵向(MD)或横向(CMD)。
所述第一碳纤维和第二碳纤维可以为从碳纤维长丝、碳纤维集合体或碳纤维丝束中选择的至少一个形态。
为了实现所述一目的或另一目的中的至少一个，本发明的再一方面提供一种用于气体扩散层的碳基材，其作为燃料电池的用于气体扩散层的碳基材，其中，所述碳基材包括第一板状基材，其具有顶部表面和与其相对的底部表面，以及第二板状基材，其作为层叠在所述第一板状基材的顶部表面上的第二板状基材，包括顶部表面和与其相对的底部表面，其中，
所述第一板状基材包括沿第一方向延伸排列的第一碳纤维、沿第二方向延伸排列的第二碳纤维，以及在所述第一和第二碳纤维之间使所述第一和第二碳纤维彼此结合的有机聚合物的碳化物，其中，
所述第二板状基材提供一种包括以无序的方式布置的第三碳纤维，以及在所述第三碳纤维之间使所述第三碳纤维彼此结合的有机聚合物的碳化物。
所述第一方向和所述第二方向可以为从纵向(MD)和横向(CMD)中选择的至少一个方向，并且也可以为彼此相同或者彼此垂直的方向。
所述第一碳纤维和所述第二碳纤维可以制织为从平纹组织、斜纹组织、缎纹组织及其组合中选择的至少一个组织形态。
所述第一碳纤维和第二碳纤维可以为从碳纤维长丝、碳纤维集合体或碳纤维丝束中选择的至少一个形态。
为了实现所述再一目的中的至少一个，本发明的再一方面提供一种用于燃料电池的气体扩散层，其包括：所述的根据本发明的至少一方面的碳基材；以及在所述碳基材上形成的微孔层。
为了实现所述再一目的中的至少一个，本发明的再一方面提供一种用于燃料电池的电极，其包括：所述的根据本发明的至少一方面的碳基材或气体扩散层。
为了实现所述再一目的中的至少一个，本发明的再一方面提供一种用于燃料电池的膜电极集合体，其包括：所述的根据本发明的至少一方面的电极。
为了实现所述再一目的中的至少一个，本发明的再一方面提供一种燃料电池，其包括：所述的根据本发明的至少一方面的膜电极集合体。
在本发明中所述的碳纤维集合体是指，一种沿一方向延长排列的复数个碳纤维长丝呈二维带状(band)或片状，并且构成所述带状或片状的每个长丝因有机聚合物的碳化物而彼此一体结合的集合体。当使用这种集合体形态的碳纤维时，即使碳基材的厚度薄，也具有能够获得高机械强度的优点。
有益效果
根据本发明的碳基材可以通过控制碳纤维的取向来包括在从纵向(MD)和横向(CMD)中选择的至少一个方向上取向的碳纤维，因此即使厚度薄，其机械强度，尤其是弯曲强度也优异，从而有效地防止气体扩散层侵入到金属隔板的流路中的现象，即气体扩散层侵入到金属隔板的流路中的现象，并且其具有优异的气体流动特性(氢和氧从多孔隔板向电极层的转移)，以及可以具有有效地将在阴极中形成的水排放到多孔隔板的结构。
尤其是，根据本发明的碳基材可以通过控制碳纤维的取向，既包括在纵向(MD)上取向的碳纤维，又包括在横向(CMD)上取向的碳纤维，因此在纵向(MD)和横向(CMD)上的机械强度，尤其是弯曲强度都优异，从而有效地防止气体扩散层侵入到金属隔板的流路中的现象，即气体扩散层侵入到金属隔板的流路中的现象，并且其具有优异的气体流动特性(氢和氧从多孔隔板向电极层的转移)，以及可以具有有效地将在阴极中形成的水排放到多孔隔板的结构。
此外，根据本发明的碳基材可以具有改善的耐压性，从而改善弹簧特性。采用本发明的碳基材的气体扩散层在整个层上具有减少的气体扩散抗性，从而提高高反应性气体的扩散性和排水能力，从而有效地排放在操作期间产生的水，从而有效地防止因水溢出而导致的电池性能下降。
因此，采用根据本发明的碳基材的气体扩散层、用于燃料电池的电极、用于燃料电池的膜电极集合体，以及燃料电池可以长时间稳定地发挥性能。
附图说明
图1为根据本发明的一实施例的碳基材的示例性透视图。
图2为概略地示出根据本发明的另一实施例的碳基材的顶部表面的平面图。
图3为示出根据本发明的再一实施例的碳基材的层叠结构的示例性分解透视图。
图4为示出根据本发明的再一实施例的碳基材的层叠结构的示例性分解透视图。
图5为示出根据本发明的再一实施例的碳基材的层叠结构的示例性分解透视图。
图6为示出根据本发明的再一实施例的碳基材的层叠结构的示例性分解透视图。
图7为示出根据本发明的再一实施例的碳基材的层叠结构的示例性分解透视图。
图8为示出根据本发明的再一实施例的碳基材的层叠结构的示例性分解透视图。
图9为使用实施例4至5和对比例的碳基材形成的单元电池的电流电压(IV)曲线。
最佳模式
在下文中，将更详细地描述根据本发明的实施例的燃料电池的用于气体扩散层的碳基材及其方法，以及包括该碳基材的用于燃料电池的电极、膜电极集合体以及燃料电池。但是，以下描述仅用于示例。因此，对本领域的普通技术人员来说，显然可以对这些实施例作出各种修改和变化。
当通过传统的湿式造纸工艺制造用于气体扩散层的碳基材时，将使用使包括无序悬浮在分散介质中的碳纤维的分散体通过金属丝网的方法。所述分散体可以进一步包括粘合短纤维。所述粘合短纤维可以为从由聚乙烯醇(PVA)短纤维、低熔点(LM)聚酯短纤维、聚乙烯(PE)短纤维、聚丙烯(PP)短纤维、纤维素短纤维和沥青短纤维组成的群组中选择的一种或两种以上。此时，碳纤维无序堆积在造纸机的金属丝网上，从而形成二维碳纤维预网状物(preweb)。在形成碳纤维预网状物工艺之后，将碳纤维预网状物浸渍到包括诸如环氧树脂或酚醛树脂之类的热固性树脂或碳填充剂的浆料中，然后进行干燥，以获得经浸渍的碳纤维预网状物。在如此获得的预网状物中，碳纤维表现出无序的各向同性的取向状态，该状态不优选在任一方向上取向。向经浸渍的碳纤维预网状物施加热量和压力，从而对存在于粘合短纤维等的热固性树脂进行固化并压缩碳纤维预网状物。当将所述碳纤维预网状物在惰性气氛中加热，然后碳化热固性树脂时，可以获得碳纤维预网状物。有必要时，当通过使用热固性树脂悬浮液或乳状液来处理碳纤维预网状物时，可以获得其上浸渍有热固性树脂的碳纤维预网状物。但是，在通过这种方法获得的碳基材中，碳纤维表现出无序的各向同性的取向状态，该状态不优选在任一方向上取向。如此这样，如果碳纤维无序地排列，则存在纤维之间的结合力弱且机械强度低的缺点。因此，碳基材的挠曲强度小，并且抗拉强度和断裂强度小，并且不能有效地防止气体扩散层侵入(intrusion)到金属隔板的流路中的现象。如此这样，沿纵向(MD)和横向(CMD)的低挠曲强度和机械强度是降低燃料电池的流型(flowpattern)的耐久性的重要因素。为了解决这些问题，本发明使用一种使用沿至少一方向延伸排列的碳纤维来制造碳基材的方法。
图1为根据本发明的一实施例的碳基材的示例性透视图。
参照图1，碳基材100包括板状基材10，其具有顶部表面和与其相对的底部表面。板状基材10包括沿一方向延伸排列的碳纤维12，以及在碳纤维12之间使碳纤维彼此结合的有机聚合物的碳化物(未示出)。虽然图1示出碳纤维12沿纵向(MD)延伸排列，但不限于此。例如，碳纤维12可以延伸排列在垂直于所述纵向(MD)的横向(CMD)上，或者，再例如，可以延伸排列在相对于纵向(MD)倾斜45度的方向上。碳纤维12可以为碳纤维长丝、碳纤维集合体或碳纤维丝束(tow)的形态。具体地，碳纤维12可以是形成为一定宽度的所述带状或片状碳纤维集合体。即使碳基材的厚度薄，也可以通过使用这些一体的集合体形态的复数个碳纤维长丝来获得高机械强度的优点。可以使用的碳纤维包括通过碳化和/或石墨化诸如聚丙烯腈(PAN)、沥青或人造丝之类的前驱体纤维来制造的碳纤维长丝(长丝的厚度：5～7μm)或其丝束形式。例如，晓星尖端材料公司以TANSOME系列注册商标出售的碳纤维、东丽株式会社以Torayca系列注册商标出售的碳纤维、卓尔泰克以PanexTM PX系列商标出售的碳纤维，或西格里碳素股份公司以Sigrafil系列注册商标出售的碳纤维、台湾塑胶工业股份有限公司以TC系列商标出售的碳纤维的长丝、短纤维或其丝束形式。所述丝束形式可以是3,000至60,000个碳纤维短纤维或长丝的丝束形式。
根据本发明的另一实施例的燃料电池的用于气体扩散层的碳基材为具有顶部表面和与其相对的底部表面的板状基材。所述板状基材包括沿第一方向延伸排列的第一碳纤维、沿第二方向延伸排列的第二碳纤维，以及在所述第一和第二碳纤维之间使所述第一和第二碳纤维彼此结合的有机聚合物的碳化物。在本实施例和以下描述的另一实施例中，除了所述碳化物之外，可以进一步包括诸如碳黑之类的填充剂。第一方向和第二方向可以为从纵向(MD)和横向(CMD)中选择的至少一个方向，并且也可以为彼此相同或者彼此垂直的方向。
碳基材100的厚度不受特别限制，但是可以是20至1000μm，例如20至500μm、30至400μm、30至300μm，或者30至200μm。
虽然下面的图2至图8示出每个单位碳基材彼此间隔开以描述层叠结构，但是实际上，由于有机聚合物的碳化物等起到粘合剂的作用，因此这些单位碳基材被层叠以通过使表面彼此接融来形成一体的结构。虽然图2至图8是出碳纤维之间具有较大的间隙，但这只是为了便于说明，实际上用肉眼看不到碳纤维之间的间隙。
图2为概略地示出所述的根据本发明的另一实施例的碳基材110的一例的顶部表面的平面图。即，图2示出诸如以从上方观察的透视图形式示出的图1所示的碳基材100之类的碳基材110。参照图2，碳基材110包括沿纵向(MD)延伸排列的第一碳纤维12a和沿横向(CMD)延伸排列的第二碳纤维12b，以及在第一和第二碳纤维12a、12b之间使所述第一和第二碳纤维12a、12b彼此结合的有机聚合物的碳化物(未示出)。第一和第二碳纤维12a、12b可以制织为从平纹组织、斜纹组织、缎纹组织及其组合中选择的至少一个组织形态。在本实施例中，所述的组织形态与传统的织物一样，可以形成为一根纵向纱线(MD yarn)和一根横向纱线(CMD)彼此交叉的组织，但如图2所示，第一碳纤维12a和第二碳纤维12b可以分别是形成为一定宽度的所述带状或片状碳纤维集合体。即使碳基材的厚度薄，也可以通过使用这些一体的集合体形态的复数个碳纤维长丝来获得高机械强度的优点。
图2示出第一和第二碳纤维12a、12b以平纹组织的形式制织的状态。由于平纹组织的第一和第二碳纤维12a、12b的交叉点的数量多于斜纹组织或缎纹组织，因此其具有较大的收缩率，但是由于组织的牢固性，因此在增加强度方面可能是优选的。第一和第二碳纤维12a、12b可以为从碳纤维长丝、碳纤维集合体或碳纤维丝束中选择的至少一个形态。
第一和第二碳纤维12a、12b在所述第一方向和/或所述第二方向上彼此交叉的交叉点之间的长度(图2的A或B)可以为5mm至100mm，例如10mm至50mm、15mm至45mm，或者20mm至40mm。
碳基材110的厚度不受特别限制，但是可以是20至1000μm，例如20至500μm、30至400μm、30至300μm，或者30至200μm。
图3为示出根据本发明的再一实施例的碳基材的层叠结构的示例性分解透视图。
参照图3，碳基材120包括第一板状基材10b，其具有顶部表面和与其相对的底部表面，以及第二板状基材10b′，其作为层叠在第一板状基材10b的顶部表面上的第二板状基材10b′，包括顶部表面和与其相对的底部表面。第一板状基材10b包括沿第一方向延伸排列的第一碳纤维12c，以及在所述第一碳纤维12c之间使所述第一碳纤维12c彼此结合的有机聚合物的碳化物(未示出)。第二板状基材10b′包括沿第二方向延伸排列的第二碳纤维12c′，以及在所述第二碳纤维12c′之间使所述第二碳纤维12c′彼此结合的有机聚合物的碳化物(未示出)。所述第一方向和第二方向可以为从纵向(MD)和横向(CMD)中选择的至少一个方向，并且也可以为彼此相同或者彼此垂直的方向。虽然图3示出第一碳纤维12c沿横向(CMD)延伸排列，并且第二碳纤维12c′沿纵向(MD)延伸排列，但不限于此。例如，第一碳纤维12c可以沿纵向(MD)延伸排列，并且第二碳纤维12c′可以沿横向(CMD)延伸排列。
可替代地，例如，第一碳纤维12c和第二碳纤维12c′可以延长排列在相对于纵向(MD)倾斜45度的方向上。第一碳纤维12c和第二碳纤维12c′可以为碳纤维长丝、碳纤维集合体或碳纤维丝束的形态。图4示出根据另一类似替代方案的碳基材。即，图4为示出根据本发明的再一实施例的碳基材的层叠结构的示例性分解透视图。参照图4，碳基材130包括第一板状基材10c，其具有顶部表面和与其相对的底部表面，以及第二板状基材10c′，其作为层叠在第一板状基材10c的顶部表面上的第二板状基材10c′，包括顶部表面和与其相对的底部表面。第一板状基材10c包括沿第一方向延伸排列的第一碳纤维12c，以及在第一碳纤维12c之间使第一碳纤维12c彼此结合的有机聚合物的碳化物(未示出)。第二板状基材10c′包括沿相同的第一方向延伸排列的第二碳纤维12c′，以及在第二碳纤维12c′之间使所述第二碳纤维12c′彼此结合的有机聚合物的碳化物(未示出)。虽然图4示出第一碳纤维12c和第二碳纤维12c′都沿纵向(MD)延伸排列，但是第一碳纤维12c和第一碳纤维12c也都可以沿横向(CMD)延伸排列。
在图3和图4所示的碳基材120或碳基材130中，第一碳纤维12c和第二碳纤维12c′可以分别是形成为一定宽度的所述带状或片状碳纤维集合体。分别在图3和图4中所示的碳基材120或碳基材130的层叠的总厚度不受特别限制，但是可以是20至1000μm，例如20至500μm、30至400μm、30至300μm，或者30至200μm。
图5为示出根据本发明的再一实施例的碳基材140的层叠结构的示例性分解透视图。
参照图5，碳基材140包括第一板状基材10d，其具有顶部表面和与其相对的底部表面，以及第二板状基材10d′，其作为层叠在第一板状基材10d的顶部表面上的第二板状基材10d′，包括顶部表面和与其相对的底部表面。第一板状基材10d包括沿一方向延伸排列的第一碳纤维12c，以及在第一碳纤维12c之间使第一碳纤维12c彼此结合的有机聚合物的碳化物(未示出)。第二板状基材10d′为第二碳纤维12d无序布置的各向同性(isotropic)结构，并且包括在第二碳纤维12d之间使第二碳纤维12d彼此结合的有机聚合物的碳化物(未示出)。虽然图5示出第一碳纤维12c都沿纵向(MD)延伸排列，但是第一碳纤维12c也可以沿横向(CMD)延伸排列。第一碳纤维12c可以为从碳纤维长丝、碳纤维集合体或碳纤维丝束中选择的至少一个形态。具体地，第一碳纤维12c可以是形成为一定宽度的所述带状或片状碳纤维集合体。第二碳纤维12d可以为碳纤维短纤维或碳纤维丝束的形态。
碳基材140的总厚度不受特别限制，但是可以是30至1000μm，例如50至300μm，或者50至200μm。其中，第一板状基材10d的厚度可以是20至500μm，例如20至400μm、20至300μm，或者20至200μm。第二板状基材10d′的厚度可以是20至300μm，例如20至250μm、20至200μm，或者20至100μm。
图6为示出根据本发明的再一实施例的碳基材的层叠结构的示例性分解透视图。
参照图6，碳基材150包括第一板状基材10e，其具有顶部表面和与其相对的底部表面，以及第二板状基材10e′，其作为层叠在第一板状基材10e的顶部表面上的第二板状基材10e′，包括顶部表面和与其相对的底部表面，以及层叠在第二板状基材10e′的顶部表面上的第三板状基材10e〞。第一板状基材10e包括沿第一方向延伸排列的第一碳纤维12c，以及在第一碳纤维12c之间使所述第一碳纤维12c彼此结合的有机聚合物的碳化物(未示出)。第二板状基材10e′包括沿第二方向延伸排列的第二碳纤维12c′，以及在第二碳纤维12c′之间使第二碳纤维12c′彼此结合的有机聚合物的碳化物(未示出)。第三板状基材10e〞为第三碳纤维12d无序布置的各向同性(isotropic)结构，并且包括在第三碳纤维12d之间使第三碳纤维12d彼此结合的有机聚合物的碳化物(未示出)。所述第一方向和第二方向可以为从纵向(MD)和横向(CMD)中选择的至少一个方向，并且也可以为彼此相同或者彼此垂直的方向。虽然图6示出第一碳纤维12c沿横向(CMD)延伸排列，并且第二碳纤维12c′沿纵向(MD)延伸排列，但不限于此。例如，第一碳纤维12c可以沿纵向(MD)延伸排列，并且第二碳纤维12c′可以沿横向(CMD)延伸排列。
图7为示出根据本发明的再一实施例的碳基材的层叠结构的示例性分解透视图。
参照图7，碳基材160包括第一板状基材10f，其具有顶部表面和与其相对的底部表面，以及第二板状基材10f，其作为层叠在第一板状基材10f的顶部表面上的第二板状基材10f′，包括顶部表面和与其相对的底部表面，以及层叠在第二板状基材10f′的顶部表面上的第三板状基材10f〞。第一板状基材10f包括沿纵向(MD)延伸排列的第一碳纤维12c，以及在第一碳纤维12c之间使第一碳纤维12c彼此结合的有机聚合物的碳化物(未示出)。第二板状基材10f′包括沿纵向(MD)延伸排列的第二碳纤维12c′，以及在第二碳纤维12c′之间使第二碳纤维12c′彼此结合的有机聚合物的碳化物(未示出)。第三板状基材10f〞为第三碳纤维12d无序布置的各向同性结构，并且包括在第三碳纤维12d之间使第三碳纤维12d彼此结合的有机聚合物的碳化物(未示出)。
在图6和图7所示的碳基材150或碳基材160中，第一碳纤维12c和第二碳纤维12c′可以分别是形成为一定宽度的所述带状或片状碳纤维集合体。分别在图6和图7中所示的碳基材150或碳基材160的层叠的总厚度不受特别限制，但是可以是30至1000μm，例如50至300μm，或者50至200μm。其中，第一板状基材10e或第一板状基材10f的厚度可以是20至500μm，例如20至400μm、20至300μm，或者20至200μm。第二板状基材10g′为第三碳纤维12d无序布置的各向同性结构，并且包括在第三碳纤维12d之间使第三碳纤维12d彼此结合的有机聚合物的碳化物(未示出)。
图8为示出根据本发明的再一实施例的碳基材170的层叠结构的示例性分解透视图。
参照图8，碳基材170包括第一板状基材10g，其具有顶部表面和与其相对的底部表面，以及第二板状基材10g′，其作为层叠在第一板状基材10g的顶部表面上的第二板状基材10g′，包括顶部表面和与其相对的底部表面。第一板状基材10g包括沿第一方向延伸排列的第一碳纤维12a、沿第二方向延伸排列的第二碳纤维12b，以及在第一和第二碳纤维12a、12b之间使所述第一和第二碳纤维12a、12b彼此结合的有机聚合物的碳化物(未示出)。第二板状基材10g′为第三碳纤维12d无序布置的各向同性结构，并且包括在第三碳纤维12d之间使第三碳纤维12d彼此结合的有机聚合物的碳化物(未示出)。所述第一和第二方向可以为从纵向(MD)和横向(CMD)中选择的至少一个方向，并且也可以为彼此相同或者彼此垂直的方向。第一和第二碳纤维12a、12b可以制织为从平纹组织、斜纹组织、缎纹组织及其组合中选择的至少一个组织形态。所述第一和第二碳纤维12a、12b可以为从碳纤维长丝、碳纤维集合体或碳纤维丝束中选择的至少一个形态。具体地，如图8所示，第一碳纤维12a和第二碳纤维12b分别可以是形成为一定宽度的所述带状或片状碳纤维集合体。即使碳基材的厚度薄，也可以通过使用这些一体的集合体形态的复数个碳纤维长丝来获得高机械强度的优点。第三碳纤维12d可以为碳纤维短纤维或碳纤维丝束的形态。
碳基材170的层叠的总厚度不受特别限制，但是可以是30至1000μm，例如50至300μm，或者50至200μm。其中，第一板状基材10g的厚度可以是20至500μm，例如20至400μm、20至300μm，或者30至200μm。第二板状基材10g′的厚度可以是20至300μm，例如20至250μm、20至200μm，或者20至100μm。
一方向碳纤维排列体预浸料的制备及其织物的制造所述的图1至图8所示的碳基材根据需要可以是重复层叠n次(n为大于或者等于2的整数)的形态，以使在这些附图中所示的每个板状基材具有所需的厚度，并且这些每个实施例可以相互组合。图1至图8所示的碳基材的每个单位碳基材可以具有相同的重量和厚度，也可以具有不同的重量和厚度。
接下来，将详细描述本发明的用于气体扩散层的碳基材的制造方法。为了便于说明，将更好地表现出本发明的特征的图5和图8所示的形式的层叠碳基材作为示例进行描述。
(1)一方向碳纤维排列体预浸料的制备及其织物的制造
按照常规方法，将诸如环氧树脂、聚酯树脂、聚酰亚胺树脂或酚醛树脂之类的任意一种树脂浸渍在将复数个碳纤维长丝沿一方向延伸排列的片状的二维排列体中。为了进行这些树脂的浸渍，将涂覆有要浸渍的一定量的树脂的剥离纸覆盖在所述集合体上。此后，当使覆盖有剥离纸的排列体通过热板或热辊时，树脂将熔融并浸渍在所述一方向碳纤维排列体中。当将树脂浸渍在碳纤维排列体中时，将去除剥离纸并使用新的剥离纸来覆盖，然后使其通过冷却板或冷却辊，从而获得一方向碳纤维排列体预浸料。
将以上获得的片状的一方向碳纤维排列体预浸料切割成一定的宽度。用于制织的一方向碳纤维排列体预浸料的切割宽度不受特别限制。例如，所述切割宽度可以是5mm至50mm，例如，5mm至40mm、5mm至30mm，或者5mm至20mm。如此这样，将细长带状的一方向碳纤维排列体预浸料分别布置在经向和纬向，并且将其制织成平纹组织、斜纹组织和缎纹组织形态的组织。由此，可以获得由一方向碳纤维排列体预浸料形成的织物结构。
(2)无序碳纤维无纺布结构的制造
当使用所述通过湿式分散的传统的常规造纸方法时，可以获得例如，可以用作图5所示的第二板状基材10d′的第二碳纤维12d无序布置的各向同性(isotropic)结构的碳纤维结构。具体地，可以通过湿式无纺布(wet-laid)工艺来制造使用碳纤维的无序无纺布。即，将一种或两种以上的长度不同的碳纤维以充分分散的状态混合在开松机(openingmachine)中的分散介质中，然后向造纸机供应，从而使其层叠在造纸机金属丝网(带)上。此时，可以通过向造纸机供应的碳纤维供应量和造纸速度来控制碳纤维的面积重量和厚度。这样制造的无序碳纤维无纺布的结构可以具有与丝网接触的接触面和相对面相同的结构，或者可以具有在其厚度方向上的孔径梯度的结构。
(3)层压以层叠
通过将在(1)步骤中获得的一方向碳纤维排列体预浸料或其织物结构；以及在(2)步骤中获得的无序碳纤维无纺布结构层压来制造层叠结构的碳纤维结构。
(4)树脂浸渍
将在(3)步骤中获得的碳纤维结构浸渍在包括诸如环氧树脂或酚醛树脂之类的热固性树脂和碳粉的浆料中，然后进行干燥和热处理，从而使所述热固性树脂固化。热处理温度可以从例如大约100℃至180℃的范围内的合适温度中选择。
(5)碳化和石墨化
本发明的碳基材是通过在惰性气氛中对经过所述热固化工艺的结构进行高温热处理，然后通过对所述结构所包括的热塑性树脂和热固性树脂等进行碳化和/或石墨化而得到的。以这种方式形成的有机聚合物的碳化物用作结合组成成分的粘合树脂。
(6)微孔层的涂覆和烧成
接下来，按照常规方法，通过将微孔层涂覆在所述碳基材上并进行烧成来获得气体扩散层(GDL)。微孔层中的孔的尺寸可以在0.1～20μm之间的范围内，例如，可以是2～20μm。微孔层的厚度不受特别限制，但是可以是20至200μm，例如20至100μm、20至80μm、20至60μm、20至50μm，或者30至50μm。
本发明的用于燃料电池的电极包括所述的用于气体扩散层的基材，并且可以用作燃料电池的阳极或阴极。
本发明的用于燃料电池的膜电极集合体包括所述的本发明的电极。
本发明的燃料电池包括所述的本发明的膜电极集合体。
在下文中，将参考下列实施例来详细地描述本发明，但本发明不限于下列实施例。
具体实施方式
实施例1
制造碳纤维长丝(晓星尖端材料公司的注册商标Tansome、长丝厚度：5～7μm、抗拉强度：3,500～5,100MPa、碳含量：93～95％水平)的丝束作为沿纵向(MD)排列的一方向碳纤维排列体预浸料，然后执行浸渍工艺、固化工艺和碳化工艺，从而制造用于气体扩散层的碳基材。
此时，在浸渍工艺中，以3mg/cm2的量浸渍其中分散有酚醛树脂溶液(重量平均分子量：约3,000至5,000、溶剂：N-甲基-2-吡咯烷酮)和石墨颗粒(制造商：Asbury Carbons、型号：5991)(酚醛树脂/石墨颗粒重量比率＝50/50、混合物的总固体含量：约20wt％)的浆料。
在固化工艺中，使用约120℃的温度的加热带和温度提高至约100℃、约150℃和约180℃的三级辊，从而干燥并固化所述预浸料，然后通过使用冷却空气来调节至约30℃的温度。在碳化工艺中，碳化处理在约900℃温度的碳化处理炉中进行约30分钟，同时在101/min的注入速度下注入氮气或氩气；石墨化处理在约2000℃的温度的石墨化处理炉中进行30分钟，同时在101/min的注入速度下注入氮气或氩气，从而获得具有与表1的实施例1所记载相同的特性的碳基材。在所述浸渍工艺、固化工艺和碳化工艺中，所述预网状物的传送速度是约3m/min。
实施例2
通过在实施例1中获得的一方向碳纤维排列体预浸料切割成宽度约20mm的带状后，将其用作纬纱和经纱来获得平纹组织的织物基材。
此后，通过执行实施例1所述的浸渍工艺、固化工艺和碳化工艺来获得具有与表1的实施例2所记载相同的特性的碳基材。
实施例3
制备在实施例1制造的沿MD方向的一方向碳纤维排列体预浸料。以与实施例1相同的方法制备沿CMD方向的一方向碳纤维排列体预浸料，但其碳纤维长丝的丝束沿横向(CMD)方向排列。通过将这些MD方向的一方向碳纤维排列体预浸料板状基材与CMD方向的一方向碳纤维排列体预浸料板状基材相互层叠后，执行实施例1所述的浸渍工艺、固化工艺和碳化工艺来获得具有与表1的实施例3所记载相同的特性的碳基材。
实施例4
获得在实施例1中制造的沿MD方向的一方向碳纤维排列体预浸料和以下列对比例1所述的方式制造的无序碳纤维无纺布基材(面积重量：20g/m2、厚度：约120μm)层叠的层叠体。
此后，通过执行实施例1所述的浸渍工艺、固化工艺和碳化工艺来获得具有与表1的实施例4所记载相同的特性的碳基材。
实施例5
获得在实施例2中制造的一方向碳纤维排列体预浸料的平纹组织和以下列对比例1所述的方式制造的无序碳纤维无纺布基材(面积重量：20g/m2、厚度：约120μm)层叠的层叠体。
此后，通过执行实施例1所述的浸渍工艺、固化工艺和碳化工艺来获得具有与表1的实施例5所记载相同的特性的碳基材。
对比例
作为原料，制备相对于整个纤维的重量的90wt％的由PAN前驱体制造的碳短纤维和10wt％的PVA短纤维，其中碳短纤维含有95％碳，具有约7μm直径、约1.81g/cc的密度、和约6mm和12mm的平均长度(在此，6mm长度和12mm长度的碳短纤维之间的含量比率为50/50)，然后，碳纤维预网状物通过碳预网状物制造工艺(即，纤维混合、纤维于水中分散，以及层叠在金属丝上)来制造。经由泵向造纸机供应分散于水中的碳纤维，此时与造纸机的流浆箱(head box)连接的供应单元具有朝流浆箱变窄的结构，并且碳纤维分散体中的碳纤维平行于该分散体流动的方向逐渐排列。此时，在金属丝与供应单元之间的狭缝在分散体液体起初接触金属丝的部分中的结构是可调节的，当这些狭缝之间的间隙(gap)大于碳纤维的长度时，最可能具有各向同性结构，并且当狭缝之间的间隙小于碳纤维的长度时，将具有各向异性结构。在本制备例中，分散体通过可在接触金属丝之前产生漩涡的部分，并且狭缝之间的间隙大于碳纤维的长度，从而使第二表面上的MD/TD排列比率为2.5。流浆箱中狭缝之间的间隙逐渐减少，因此，碳纤维逐渐沿纵向排列。尤其是，当供应分散体的速度增加并且间隙变得更小时，并且当在金属丝上形成预网状物的速度增加时，在纵向MD上的取向将会增加。
在流浆箱中的金属丝上形成的碳纤维中的分散介质通过脱水工艺来脱水并干燥，从而制造预网状物。
对干燥的预网状物执行在约80℃至150℃的温度和在1～10kgf/cm2的压力下进行的碳纤维预网状物的加热加压处理工艺以及缠绕工艺，从而获得碳纤维预网状物。
对这样获得的碳纤维预网状物执行浸渍工艺、固化工艺和碳化工艺，从而制造用于气体扩散层的碳基材。
此时，在浸渍工艺中，酚醛树脂溶液(重量平均分子量：约3,000至5,000、溶剂：N-甲基-2-吡咯烷酮)和石墨颗粒(制造商：Asbury Carbons、型号：5991)分散(酚醛树脂/石墨颗粒重量比率＝50/50、混合物的总固体含量：约20wt％)的浆料以3mg/cm2的量浸渍在碳纤维预网状物中。
在固化工艺中，使用约120℃的温度的加热带和温度提高至约100℃、约150℃和约180℃的三级辊，从而干燥并固化所述预网状物。此时，将压力增加至1～10kgf/cm2的范围内。此后，通过使用冷却空气调节至约30℃以下。在碳化工艺中，碳化处理在约900℃温度的碳化处理炉中进行约30分钟，同时在30l/min的注入速度下注入氮气或氩气；石墨化处理在约2000℃的温度的石墨化处理炉中进行30分钟，同时在10l/min的注入速度下注入氮气或氩气，从而获得具有与表1所记载相同的特性的碳基材。
气体扩散层的制造
根据以下步骤，在所述实施例1-5和对比例中获得的碳基材上形成微孔层。
将1,000g去离子水、20g分散剂(Triton X-100)、75g碳黑(Vulcan XC-72)和60wt％聚四氟乙烯(PTFE)分散体41.5g以机械方式混合在一起，从而获得用于微孔层的组合物。将用于微孔层的组合物涂覆在所述实施例和对比例中获得的碳基材上，并且在120℃的温度下干燥，然后将其在空气氛围中的约350℃的温度下热处理约30分钟，从而获得气体扩散层。对于该气体扩散层，对下表1中综合的物理性质进行评价。
[表1]
Figure BDA0003103370650000171
参照表1的结果，与对比例的碳基材相比，根据本发明的实施例1至5的碳基材在纵向(MD)和横向(CMD)上的弯曲强度大幅提高，并且可以知道可压缩率降低。由此可见，由于使用实施例1至5的碳基材形成的气体扩散层的侵入量(intrusion)大幅减少，因此其耐久性优异。尤其是，在将一方向碳纤维板状基材和各向同性的无序碳纤维无纺布板状基材层叠的实施例4和5的情况下，即使具有比对比例的厚度更薄的厚度，也可以获得更优异的机械特性和电流密度。
根据以下步骤，对上述表1中综合的物理性质进行评价。
评价例1：面积重量测量
根据ASTM D-646规格计算面积重量。即，使用切割器切割样品以使其宽度和长度分别为225mm，并且使用测量机(Mitutoyo、500-714)测量宽度和长度。将切成506.25cm2面积的样品的重量放在能够测量0.001g的磅秤上，然后将其重量除以面积，然后通过使用以下计算公式来进行换算。
面积重量(单位：g/m2)＝重量(g)/面积(cm2)×10,0002/1m2
评价里2：厚度测量
根据ISO 534，通过使用直径为16mm(面积：2.00cm2)的压力脚(pressure foot)和测量精度为1μm的测量仪(TMI、49-56 digital micrometer thickness tester)测量10个以上的厚度来获得平均值。
评价例3：气体渗透性
气体渗透性通过使用透气度测量仪(Textest Instuments，FX3300 Lab Air IV)来从碳纤维基材向微孔层(MPL)的方向渗透而获得结果。
评价例4：弯曲强度测量
根据ASTM D-5342，在室内温度20±5℃和相对温度45±10％的环境下，通过使用Taber 150E测试仪(美国Taber)来测量碳纤维基材和气体扩散层的弯曲强度。
评价例5：可压缩率
为了测量气体扩散层的可压缩率，将其切割成直径为24mm，并且通过使用通用测试仪(英国Instron、UTM 5537)来以恒定的速度施加压力，并且在1MPa下测量厚度位移，从而计算可压缩率。
评价例6：侵入量(intrusion)测量
将两个气体扩散层放在样品保持器中，以使具有微孔层的表面彼此面对，并且使具有通道-唇状的保持器在气体扩散层的两侧压制，以使气体扩散层以相同的形状彼此面对。通过使用通用测量仪来测量用显微镜拍摄的气体扩散层在1MPa下侵入到通道中的值。
评价例7：单元电池评价
将对比例和实施例1至5的气体扩散层接合到涂覆有市销的催化剂的MembranePREMEA 5730(Gore、美国)的阳极和阴极上，从而制造活性面积为25cm2的单元电池。基于65℃的电池温度，在阳极和阴极的相对湿度分别为RH100％的情况下，通过测量在恒定电流下的电势变化来获得单元电池性能评价。
图9为使用实施例4至5和对比例的碳基材形成的单元电池的电流电压(IV)曲线。

Claims (23)

1.一种用于燃料电池的气体扩散层的碳基材，其中，
所述碳基材包括板状基材，其具有顶部表面和与其相对的底部表面，其中，
所述板状基材包括沿一方向延伸排列的碳纤维和在所述碳纤维之间使所述碳纤维彼此结合的有机聚合物的碳化物。
2.根据权利要求1所述的用于气体扩散层的碳基材，其特征在于，所述一方向为纵向或横向。
3.根据权利要求书1所述的用于气体扩散层的碳基材，其特征在于，所述碳纤维为碳纤维长丝、碳纤维集合体或碳纤维丝束的形态。
4.一种用于燃料电池的气体扩散层的碳基材，其中，
所述碳基材为板状基材，其具有顶部表面和与其相对的底部表面，其中，
所述板状基材包括沿第一方向延伸排列的第一碳纤维、沿第二方向延伸排列的第二碳纤维，以及在所述第一和第二碳纤维之间使所述第一和第二碳纤维彼此结合的有机聚合物的碳化物。
5.根据权利要求4所述的用于气体扩散层的碳基材，其特征在于，所述第一方向和所述第二方向为从纵向和横向中选择的至少一个方向，并且也为彼此相同或者彼此垂直的方向。
6.根据权利要求4所述的用于气体扩散层的碳基材，其特征在于，所述第一碳纤维和所述第二碳纤维制织为从平纹组织、斜纹组织和缎纹组织及其组合中选择的至少一个组织形态。
7.根据权利要求4所述的用于气体扩散层的碳基材，其特征在于，所述第一碳纤维和第二碳纤维为从碳纤维长丝、碳纤维集合体或碳纤维丝束中选择的至少一个形态。
8.根据权利要求6所述的用于气体扩散层的碳基材，其特征在于，所述第一碳纤维和所述第二碳纤维在所述第一方向和/或所述第二方向上彼此交叉的交叉点之间的长度为5mm至100mm。
9.一种用于燃料电池的气体扩散层的碳基材，其中，
所述碳基材包括第一板状基材，其具有顶部表面和与其相对的底部表面，以及第二板状基材，其作为层叠在所述第一板状基材的顶部表面上的第二板状基材，包括顶部表面和与其相对的底部表面，其中，
所述第一板状基材包括沿第一方向延伸排列的第一碳纤维，以及在所述第一碳纤维之间使所述第一碳纤维彼此结合的有机聚合物的碳化物，其中，
所述第二板状基材包括沿第二方向延伸排列的第二碳纤维，以及在所述第二碳纤维之间使所述第二碳纤维彼此结合的有机聚合物的碳化物。
10.根据权利要求9所述的用于气体扩散层的碳基材，其特征在于，所述第一方向和所述第二方向为从纵向和横向中选择的至少一个方向，并且也为彼此相同或者彼此垂直的方向。
11.根据权利要求9所述的用于气体扩散层的碳基材，其特征在于，所述第一碳纤维和第二碳纤维为从碳纤维长丝、碳纤维集合体或碳纤维丝束中选择的至少一个形态。
12.根据权利要求10所述的用于气体扩散层的碳基材，其进一步包括：层叠在所述第二板状基材的顶部表面上的第三板状基材，其中，
所述第三板状基材包括以无序的方式布置的第三碳纤维，以及在所述第三碳纤维之间使所述第三碳纤维彼此结合的有机聚合物的碳化物。
13.一种用于燃料电池的气体扩散层的碳基材，其中，
所述碳基材包括第一板状基材，其具有顶部表面和与其相对的底部表面，以及第二板状基材，其作为层叠在所述第一板状基材的顶部表面上的第二板状基材，包括顶部表面和与其相对的底部表面，其中，
所述第一板状基材包括沿一方向延伸排列的第一碳纤维，以及在所述第一碳纤维之间使所述第一碳纤维彼此结合的有机聚合物的碳化物，其中，
所述第二板状基材包括有机聚合物的碳化物，其中，第二碳纤维以无序的方式布置，并且在所述第二碳纤维之间使所述第二碳纤维彼此结合。
14.根据权利要求13所述的用于气体扩散层的碳基材，其特征在于，所述一方向为纵向或横向。
15.根据权利要求13所述的用于气体扩散层的碳基材，其特征在于，所述第一碳纤维和第二碳纤维为从碳纤维长丝、碳纤维集合体或碳纤维丝束中选择的至少一个形态。
16.一种用于燃料电池的气体扩散层的碳基材，其中，
所述碳基材包括第一板状基材，其具有顶部表面和与其相对的底部表面，以及第二板状基材，其作为层叠在所述第一板状基材的顶部表面上的第二板状基材，包括顶部表面和与其相对的底部表面，其中，
所述第一板状基材包括沿第一方向延伸排列的第一碳纤维、沿第二方向延伸排列的第二碳纤维，以及在所述第一和第二碳纤维之间使所述第一和第二碳纤维彼此结合的有机聚合物的碳化物，其中，
所述第二板状基材包括以无序的方式布置的第三碳纤维，以及在所述第三碳纤维之间使所述第三碳纤维彼此结合的有机聚合物的碳化物。
17.根据权利要求16所述的用于气体扩散层的碳基材，其特征在于，所述第一方向和所述第二方向为从纵向和横向中选择的至少一个方向，并且也为彼此相同或者彼此垂直的方向。
18.根据权利要求16所述的用于气体扩散层的碳基材，其特征在于，所述第一碳纤维和所述第二碳纤维制织为从平纹组织、斜纹组织和缎纹组织及其组合中选择的至少一个组织形态。
19.根据权利要求16所述的用于气体扩散层的碳基材，其特征在于，所述第一碳纤维和第二碳纤维为从碳纤维长丝、碳纤维集合体或碳纤维丝束中选择的至少一个形态。
20.一种用于燃料电池的气体扩散层，其包括：根据权利要求1至19中任一项所述的碳基材；以及
在所述碳基材上形成的微孔层。
21.一种用于燃料电池的电极，其包括：根据权利要求1至19中任一项所述的碳基材或根据权利要求20所述的气体扩散层。
22.一种用于燃料电池的膜电极集合体，其包括：根据权利要求21所述的电极。
23.一种燃料电池，其包括：根据权利要求22所述的膜电极集合体。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113707892A (zh) * 2021-08-27 2021-11-26 广州市香港科大霍英东研究院 燃料电池用气体扩散层及其制备方法
CN114023978A (zh) * 2021-10-28 2022-02-08 中汽创智科技有限公司 一种气体扩散层基材的制备方法
CN114256475A (zh) * 2021-12-15 2022-03-29 上海嘉资新材料科技有限公司 燃料电池气体扩散层的基底层、其制备方法及装置

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10786669B2 (en) 2006-10-02 2020-09-29 Emkinetics, Inc. Method and apparatus for transdermal stimulation over the palmar and plantar surfaces
US11224742B2 (en) 2006-10-02 2022-01-18 Emkinetics, Inc. Methods and devices for performing electrical stimulation to treat various conditions
KR102803092B1 (ko) * 2020-04-01 2025-05-07 삼성전자주식회사 유도 가열 장치
KR20220090242A (ko) * 2020-12-22 2022-06-29 현대자동차주식회사 연료전지용 기체확산층 및 그 제조방법과 이를 포함하는 연료전지용 단위셀
KR20220096257A (ko) * 2020-12-30 2022-07-07 주식회사 제이앤티지 두께 방향의 관통 경로 및/또는 발수성 수지의 농도 기울기를 갖는 미세다공성층을 포함하는 기체확산층 및 이를 포함하는 연료전지
US20220302552A1 (en) 2021-03-19 2022-09-22 Sumitomo Chemical Company, Limited Separator and nonaqueous electrolyte secondary battery
US12355101B2 (en) 2021-03-19 2025-07-08 Sumitomo Chemical Company, Limited Nonaqueous electrolyte secondary battery laminate, nonaqueous electrolyte secondary battery member, and nonaqueous electrolyte secondary battery
WO2022198583A1 (zh) * 2021-03-25 2022-09-29 宁德新能源科技有限公司 碳集流体及包括该碳集流体的电化学装置和电子装置
KR102798118B1 (ko) 2021-05-11 2025-04-23 인하대학교 산학협력단 재생 탄소 섬유를 포함하는 연료 전지의 기체 확산층용 탄소 섬유 기재, 이를 포함하는 기체 확산층 및 이를 포함하는 연료 전지
CN114565716B (zh) * 2022-02-17 2025-04-29 中汽创智科技有限公司 图像三维重建方法、装置、设备及介质

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1507099A (zh) * 2002-12-11 2004-06-23 ���µ�����ҵ��ʽ���� 电解质膜-电极接合体及使用其的燃料电池的运行方法
JP2004311276A (ja) * 2003-04-09 2004-11-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 高分子膜電極接合体および高分子電解質型燃料電池
CN1650452A (zh) * 2002-03-26 2005-08-03 松下电器产业株式会社 电解质膜电极复合体、使用该复合体的燃料电池及其制造方法
CN1764752A (zh) * 2003-03-26 2006-04-26 东丽株式会社 多孔碳基材及其制备方法,气体扩散材料,膜－电极接合制品和燃料电池
CN101002354A (zh) * 2004-06-21 2007-07-18 三菱丽阳株式会社 多孔质电极基材及其制造方法
CN101425583A (zh) * 2007-11-02 2009-05-06 清华大学 燃料电池膜电极及其制备方法
CN101752567A (zh) * 2008-12-17 2010-06-23 清华大学 膜电极及采用该膜电极的燃料电池
CN102487149A (zh) * 2010-12-03 2012-06-06 现代自动车株式会社 具有增强的冻融耐久性的燃料电池堆
JP2015005525A (ja) * 2014-08-25 2015-01-08 大日本印刷株式会社 燃料電池用ガス拡散層、その製造方法並びにそれを用いた燃料電池用ガス拡散電極、燃料電池用膜−電極接合体及び燃料電池
CN104812951A (zh) * 2012-12-05 2015-07-29 东丽株式会社 碳纤维无纺布和使用了其的固体高分子型燃料电池的气体扩散电极、固体高分子型燃料电池、碳纤维无纺布的制造方法以及复合片材
CN104981929A (zh) * 2013-02-13 2015-10-14 东丽株式会社 燃料电池用气体扩散层、及其制造方法
KR20160120060A (ko) * 2015-04-07 2016-10-17 주식회사 제이앤티지 연료전지의 기체확산층용 탄소 기재 및 이를 포함하는 연료전지
CN107004865A (zh) * 2014-11-04 2017-08-01 三菱化学株式会社 多孔电极基材和使用其的膜‑电极接合体及使用该膜‑电极接合体的固体高分子型燃料电池
JP2017171550A (ja) * 2016-03-25 2017-09-28 東レ株式会社 導電性多孔質基材、ガス拡散電極、および、燃料電池
CN107302097A (zh) * 2016-04-15 2017-10-27 Jntg有限公司 用于气体扩散层的多层碳基材
CN107681164A (zh) * 2017-09-25 2018-02-09 深圳市南科燃料电池有限公司 气体扩散层及其制备方法和燃料电池

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4959945B2 (ja) 2005-02-14 2012-06-27 三菱レイヨン株式会社 固体高分子型燃料電池
JP2011049179A (ja) 2010-11-01 2011-03-10 Mitsubishi Rayon Co Ltd 固体高分子型燃料電池用膜−電極接合体およびガス拡散電極基材
EP3228588B1 (en) 2014-10-17 2020-04-29 Toray Industries, Inc. Carbon sheet, gas diffusion electrode base material, and fuel cell
JP2015173134A (ja) * 2015-06-29 2015-10-01 大日本印刷株式会社 燃料電池用ガス拡散層、その製造方法並びにそれを用いた燃料電池用ガス拡散電極、燃料電池用膜−電極接合体及び燃料電池
JP2018026343A (ja) 2016-08-04 2018-02-15 東レ株式会社 ガス拡散電極基材およびその製造方法、ならびに固体高分子形燃料電池
JP6940287B2 (ja) 2017-03-07 2021-09-22 帝人株式会社 炭素繊維不織布積層体

Patent Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1650452A (zh) * 2002-03-26 2005-08-03 松下电器产业株式会社 电解质膜电极复合体、使用该复合体的燃料电池及其制造方法
CN1507099A (zh) * 2002-12-11 2004-06-23 ���µ�����ҵ��ʽ���� 电解质膜-电极接合体及使用其的燃料电池的运行方法
CN1764752A (zh) * 2003-03-26 2006-04-26 东丽株式会社 多孔碳基材及其制备方法,气体扩散材料,膜－电极接合制品和燃料电池
JP2004311276A (ja) * 2003-04-09 2004-11-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 高分子膜電極接合体および高分子電解質型燃料電池
CN101002354A (zh) * 2004-06-21 2007-07-18 三菱丽阳株式会社 多孔质电极基材及其制造方法
CN101425583A (zh) * 2007-11-02 2009-05-06 清华大学 燃料电池膜电极及其制备方法
US20140329163A1 (en) * 2008-12-17 2014-11-06 Tsinghua University Membrane electrode assembly and fuel cell using the same
CN101752567A (zh) * 2008-12-17 2010-06-23 清华大学 膜电极及采用该膜电极的燃料电池
CN102487149A (zh) * 2010-12-03 2012-06-06 现代自动车株式会社 具有增强的冻融耐久性的燃料电池堆
CN104812951A (zh) * 2012-12-05 2015-07-29 东丽株式会社 碳纤维无纺布和使用了其的固体高分子型燃料电池的气体扩散电极、固体高分子型燃料电池、碳纤维无纺布的制造方法以及复合片材
CN104981929A (zh) * 2013-02-13 2015-10-14 东丽株式会社 燃料电池用气体扩散层、及其制造方法
JP2015005525A (ja) * 2014-08-25 2015-01-08 大日本印刷株式会社 燃料電池用ガス拡散層、その製造方法並びにそれを用いた燃料電池用ガス拡散電極、燃料電池用膜−電極接合体及び燃料電池
CN107004865A (zh) * 2014-11-04 2017-08-01 三菱化学株式会社 多孔电极基材和使用其的膜‑电极接合体及使用该膜‑电极接合体的固体高分子型燃料电池
KR20160120060A (ko) * 2015-04-07 2016-10-17 주식회사 제이앤티지 연료전지의 기체확산층용 탄소 기재 및 이를 포함하는 연료전지
JP2017171550A (ja) * 2016-03-25 2017-09-28 東レ株式会社 導電性多孔質基材、ガス拡散電極、および、燃料電池
CN107302097A (zh) * 2016-04-15 2017-10-27 Jntg有限公司 用于气体扩散层的多层碳基材
CN107681164A (zh) * 2017-09-25 2018-02-09 深圳市南科燃料电池有限公司 气体扩散层及其制备方法和燃料电池

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
裴浩等: "碳纤维纸的组成优化及其结构表征", 北京化工大学学报(自然科学版), vol. 35, no. 03, 20 May 2008 (2008-05-20), pages 49 - 54 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113707892A (zh) * 2021-08-27 2021-11-26 广州市香港科大霍英东研究院 燃料电池用气体扩散层及其制备方法
CN113707892B (zh) * 2021-08-27 2022-12-27 广州市香港科大霍英东研究院 燃料电池用气体扩散层及其制备方法
CN114023978A (zh) * 2021-10-28 2022-02-08 中汽创智科技有限公司 一种气体扩散层基材的制备方法
CN114023978B (zh) * 2021-10-28 2024-02-02 中汽创智科技有限公司 一种气体扩散层基材的制备方法
CN114256475A (zh) * 2021-12-15 2022-03-29 上海嘉资新材料科技有限公司 燃料电池气体扩散层的基底层、其制备方法及装置

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Publication number Publication date
EP3893303A1 (en) 2021-10-13
WO2020116877A1 (ko) 2020-06-11
KR102664327B1 (ko) 2024-05-08
EP3893303A4 (en) 2022-09-28
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CN113169350B (zh) 2024-11-01
US12034187B2 (en) 2024-07-09
KR20200068178A (ko) 2020-06-15

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