发明名称 气体扩散层及其制造装置与制造方法
摘要
申请公布号 TWI334237 申请公布日期 2010.12.01
申请号 TW096100460 申请日期 2007.01.05
申请人 财团法人工业技术研究院 发明人 宋隆裕;薛康琳;颜贻乙;何淑梅;颜溪成
分类号 H01M2/14 主分类号 H01M2/14
代理机构 代理人 詹铭文 台北市中正区罗斯福路2段100号7楼之1;萧锡清 台北市中正区罗斯福路2段100号7楼之1
主权项 一种气体扩散层,包括:具有一第一特性的一气体扩散基材;以及具有一第二特性的一第一微孔层,设置于该气体扩散基材之一表面上,且该第一微孔层具有多个通道层贯穿该气体扩散基材,该第一特性与该第二特性之其中之一为亲水性,另一为疏水性。如申请专利范围第1项所述之气体扩散层,其中该第一特性为亲水性;该第二特性为疏水性。如申请专利范围第1项所述之气体扩散层,其中该第一特性为疏水性;该第二特性为亲水性。如申请专利范围第1项所述之气体扩散层,更包括具有该第一特性的一第二微孔层,设置于该气体扩散基材之该表面,且位于该气体扩散基材与该第一微孔层之间。如申请专利范围第4项所述之气体扩散层,其中该第一特性为亲水性;该第二特性为疏水性。如申请专利范围第4项所述之气体扩散层,其中该第一特性为疏水性;该第二特性为亲水性。如申请专利范围第1项所述之气体扩散层,其中该气体扩散基材之材质包括多孔性材料。如申请专利范围第7项所述之气体扩散层,其中该气体扩散基材之材质包括碳纸、碳布、碳纤维材料、发泡金属或金属网片。如申请专利范围第1项所述之气体扩散层,其中该第一微孔层是由一微孔层浆料经除去溶剂后而形成的。如申请专利范围第9项所述之气体扩散层,其中该微孔层浆料包括高导电碳材料、分散剂、溶剂及亲/疏水剂。如申请专利范围第10项所述之气体扩散层,其中该微孔层浆料更包括一贵金属触媒组成。如申请专利范围第11项所述之气体扩散层,其中该贵金属触媒为选自铂(Pt)、金(Au)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)与铂-钌(Pt-Ru)所组之族群。如申请专利范围第11项所述之气体扩散层,其中该气体扩散层用于磷酸型燃料电池、直接甲醇型料电池或质子交换膜燃料电池。一种气体扩散层的制造装置,用于在一气体扩散基材上形成具有多个通道层之一微孔层,该装置包括:一真空系统,包括:一真空腔室本体,具有一开口;一真空帮浦,连接该真空腔室本体,使该真空腔室本体中产生一真空吸力一涂布治具(Coating mask),设置于该真空腔室本体的该开口上,该涂布治具内含有多数个贯通孔;以及一加热装置,设置于该涂布治具中,其中将该气体扩散基材放置于该涂布治具上,并于该气体扩散基材形成一微孔层浆料后,藉由该真空吸力来固定该气体扩散基材并使该微孔层浆料渗入该气体扩散基材的内部,并利用该加热装置去除该微孔层浆料中的溶剂而形成具有该些通道层之该微孔层。如申请专利范围第14项所述之气体扩散层的制造装置,其中该涂布治具的该些贯通孔为按规则排列或不规则排列。如申请专利范围第14项所述之气体扩散层的制造装置,其中该涂布治具的该些贯通孔的横剖面为圆形、多边形、椭圆形或不规则形。如申请专利范围第14项所述之气体扩散层的制造装置,其中该涂布治具的材质包括金属、橡胶、塑胶或陶瓷。如申请专利范围第14项所述之气体扩散层的制造装置,其中该气体扩散基材之材质包括多孔性材料。如申请专利范围第18项所述之气体扩散层的制造装置,其中该气体扩散基材之材质包括碳纸、碳布、碳纤维材料、发泡金属或金属网片。如申请专利范围第14项所述之气体扩散层的制造装置,其中该微孔层浆料包括高导电碳材料、分散剂、溶剂及亲/疏水剂。如申请专利范围第20项所述之气体扩散层的制造装置,其中该微孔层浆料更包括一贵金属触媒组成。如申请专利范围第21项所述之气体扩散层的制造装置,其中该贵金属触媒为选自铂(Pt)、金(Au)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)与铂-钌(Pt-Ru)所组之族群。如申请专利范围第21项所述之气体扩散层的制造装置,其中该些通道层所构成的图案是取决于该些贯通孔所构成的图案。如申请专利范围第14项所述之气体扩散层的制造装置,更包括多个螺丝,用以将该涂布治具固定于该真空腔室本体上。一种气体扩散层的制造方法,包括:提供一涂布治具(Coating mask),该涂布治具内含有多数个贯通孔;于该涂布治具上放置一气体扩散基材;于该气体扩散基材上形成一第一微孔层浆料;进行一渗入步骤,使该第一微孔层浆料渗入该气体扩散基材的内部,并贯通该气体扩散基材,其中该第一微孔层浆料贯通该气体扩散基材的部分与该涂布治具的该些贯通孔相对应;以及进行一第一加热烧结步骤,以去除该第一微孔层浆料中的溶剂而形成具有多个通道层之一第一微孔层。如申请专利范围第25项所述之气体扩散层的制造方法,其中该气体扩散基材具有亲水性,该第一微孔层具有疏水性。如申请专利范围第25项所述之气体扩散层的制造方法,其中该气体扩散基材具有疏水性,该第一微孔层具有亲水性。如申请专利范围第25项所述之气体扩散层的制造方法,其中于该气体扩散基材上形成该第一微孔层浆料之步骤前,更包括于该气体扩散基材上形成一第二微孔层。如申请专利范围第28项所述之气体扩散层的制造方法,其中该气体扩散基材、该第二微孔层具有亲水性,该第一微孔层具有疏水性。如申请专利范围第28项所述之气体扩散层的制造方法,其中该气体扩散基材、该第二微孔层具有疏水性,该第一微孔层具有亲水性。如申请专利范围第28项所述之气体扩散层的制造方法,其中该气体扩散基材上形成该第二微孔层之步骤包括:于该气体扩散基材上形成一第二微孔层浆料;以及进行一第二加热烧结步骤,以去除该第二微孔层浆料中的溶剂而形成该第二微孔层。如申请专利范围第31项所述之气体扩散层的制造方法,其中该第一微孔层浆料与该第二微孔层浆料包括高导电碳材料、分散剂、溶剂及亲/疏水剂。如申请专利范围第32项所述之气体扩散层的制造方法,其中该第一微孔层浆料与该第二微孔层浆料更包括一贵金属触媒组成。如申请专利范围第33项所述之气体扩散层的制造方法,其中该贵金属触媒为选自铂(Pt)、金(Au)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)与铂-钌(Pt-Ru)所组之族群。如申请专利范围第31项所述之气体扩散层的制造方法,其中于该气体扩散基材上形成该第二微孔层浆料之步骤与该第一加热烧结步骤是同时进行的。如申请专利范围第25项所述之气体扩散层的制造方法,其中该涂布治具的该些贯通孔为按规则排列或不规则排列。如申请专利范围第25项所述之气体扩散层的制造方法,其中该涂布治具的该些贯通孔的横剖面为圆形、多边形、椭圆形或不规则形。如申请专利范围第25项所述之气体扩散层的制造方法,其中该涂布治具的材质包括金属、橡胶、塑胶或陶瓷。如申请专利范围第25项所述之气体扩散层的制造方法,其中该气体扩散基材之材质包括多孔性材料。如申请专利范围第39项所述之气体扩散层的制造方法,其中该气体扩散基材之材质包括碳纸、碳布、碳纤维材料、发泡金属或金属网片。如申请专利范围第25项所述之气体扩散层的制造方法,其中该些通道层所构成的图案是取决于该些贯通孔所构成的图案。如申请专利范围第25项所述之气体扩散层的制造方法,其中于该气体扩散基材上形成该第一微孔层浆料之步骤、该渗入步骤与该第一加热烧结步骤是同时进行的。如申请专利范围第25项所述之气体扩散层的制造方法,其中该渗入步骤包括藉由一吸力来固定该气体扩散基材并使该微孔层浆料(Ink)渗入该气体扩散基材的内部。如申请专利范围第43项所述之气体扩散层的制造方法,其中该涂布治具(Coating mask)设置于一真空腔室本体的一开口上;以及在该渗入步骤中,利用一真空帮浦于该真空腔室本体中产生该吸力。
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