【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電解槽領域，具體涉及一種氣體擴散層及其制備方法和應用以及質子交換膜電解槽。
技術介紹
1、當前制氫方式主要有四種：化石燃料制氫、工業副產物制氫、電解水制氫、生物質制氫及其他。質子交換膜(pem)電解水是一種清潔、環保的制氫工藝，效率高、純度高、無污染的制氫方法。
2、氣體擴散層(gdl)是pem-we(離子交換膜-電解槽)的重要組成部件，其主要作用是：為氫氧反應氣體提供到達陰陽極催化層(cl)的路徑；為生成水提供排泄的路徑；使cl和陰陽極端板(bp)實現電氣連接；幫助散掉一部分的熱量；機械支撐電極組件(mea)。ti因為具有高耐腐蝕性、低密度和優異的機械性能而被廣泛的用作氣體擴散層。
3、在電解水過程中，隨著時間的推移，由于過高的電解電位，ti基氣體擴散層會鈍化形成表面鈍化層，盡管這種表面的鈍化層可以保護ti基底被腐蝕，但使得電阻升高，降低了氣體擴散層gdl的導電性，從而導致電解所需要的電壓增大。因此，在pem-we系統中，避免gdl過度鈍化，提高能源的利用率至關重要。
4、目前，解決ti基氣體擴散層過渡鈍化的常見方法是將貴金屬(如au、pt、iro2等)涂層涂在ti基氣體擴散層(ti氈)的表面作保護層，增加ti氈在電解條件下的導電性和耐腐蝕性。但由于貴金屬的價格較高，提高了pem電解槽體系的成本，難以應用于工業大規模生產中。因此，找出一種低成本的涂層或者表面處理技術非常必要。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于克服現有技術中的
2、為實現上述目的，本專利技術采用的技術方案為：
3、一種氣體擴散層，包括ti基氣體擴散層基底以及設置在所述的ti基氣體擴散層基底表面的ticn涂層。
4、所述的ticn涂層在所述的氣體擴散層中的質量占比為5％-10％。優選為5.13％-9.76％；更優選為8.23％-9.76％。
5、本專利技術還包括一種所述的氣體擴散層的制備方法，下述步驟：1)對ti基氣體擴散層基底進行清洗干燥處理；2)將處理后的ti基氣體擴散層基底在ticn懸浮液中進行浸漬；3)對浸漬后的ti基氣體擴散層基底干燥后燒結得到所需的氣體擴散層。
6、步驟2)中ticn懸浮液的濃度為≥24g/l；優選為24-48g/l；更優選為36g/l；優選的，所述ticn的平均粒徑為1-10μm；優選為5μm。
7、步驟3)的燒結條件為通氮氣，燒結溫度為320-350℃，燒結時間為3-3.5h；升溫速率為3-5℃/min；優選為350℃、3h。
8、步驟1)的具體步驟為：用乙醇和去離子水分別超聲清洗ti基氣體擴散層基底；優選的，超聲清洗時間均為15-20min；優選為20min。
9、優選的，對步驟1)得到的處理后的ti基氣體擴散層基底進行腐蝕；優選的，使用強堿溶液進行腐蝕；更優選的，所述的強堿溶液為氫氧化鈉溶液；優選的，所述的氫氧化鈉溶液的濃度為6mol/l；腐蝕后的ti基氣體擴散層基底使用去離子水清洗后干燥。
10、本專利技術還包括一種所述的氣體擴散層的應用，應用于質子交換膜電解槽的氣體擴散層。
11、本專利技術還包括一種質子交換膜電解槽，包括所述的氣體擴散層。
12、與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：
13、本申請的技術方案在ti基氣體擴散層基底(簡稱ti基底)表面制備了ticn涂層，得到的新的氣體擴散層在電解水環境下可以有效防止ti基底鈍化、保持良好的導電性，這主要歸功于ticn具有良好的導電性、較高的硬度、耐氧化性，將其制成涂層后，其可在電壓高壓水解環境下能夠保持穩定，保護內層的ti基底。本專利技術涉及的氣體擴散層制備工藝簡單，成本較低，為實現大規模電解水制氫提供了新的策略。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種氣體擴散層，其特征在于，包括Ti基氣體擴散層基底以及設置在所述的Ti基氣體擴散層基底表面的TiCN涂層。
2.根據權利要求1所述的氣體擴散層，其特征在于，所述的TiCN涂層在所述的氣體擴散層中的質量占比為5％-10％；優選為5.13％-9.76％；更優選為8.23％-9.76％。
3.一種權利要求1或者2所述的氣體擴散層的制備方法，其特征在于，下述步驟：1)對Ti基氣體擴散層基底進行清洗干燥處理；2)將處理后的Ti基氣體擴散層基底在TiCN懸浮液中進行浸漬；3)對浸漬后的Ti基氣體擴散層基底干燥后燒結得到所需的氣體擴散層。
4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟2)中TiCN懸浮液的濃度為≥24g/L；優選為24-48g/L；更優選為36g/L；優選的，所述的TiCN的平均粒徑為1-10μm；優選為5μm。
5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟3)的燒結條件為通氮氣，燒結溫度為320-350℃，燒結時間為3-3.5h；升溫速率為3-5℃/min；優選為350℃、3h。
6.根據權利要求3
7.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，對步驟1)得到的處理后的Ti基氣體擴散層基底進行腐蝕；優選的，使用強堿溶液進行腐蝕；更優選的，所述的強堿溶液為氫氧化鈉溶液；優選的，所述的氫氧化鈉溶液的濃度為6mol/L；腐蝕后的Ti基氣體擴散層基底使用去離子水清洗后干燥。
8.一種權利要求1或者2所述的氣體擴散層的應用，其特征在于，應用于質子交換膜電解槽的氣體擴散層。
9.一種質子交換膜電解槽，其特征在于，包括權利要求1或者2所述的氣體擴散層。
...【技術特征摘要】
1.一種氣體擴散層，其特征在于，包括ti基氣體擴散層基底以及設置在所述的ti基氣體擴散層基底表面的ticn涂層。
2.根據權利要求1所述的氣體擴散層，其特征在于，所述的ticn涂層在所述的氣體擴散層中的質量占比為5％-10％；優選為5.13％-9.76％；更優選為8.23％-9.76％。
3.一種權利要求1或者2所述的氣體擴散層的制備方法，其特征在于，下述步驟：1)對ti基氣體擴散層基底進行清洗干燥處理；2)將處理后的ti基氣體擴散層基底在ticn懸浮液中進行浸漬；3)對浸漬后的ti基氣體擴散層基底干燥后燒結得到所需的氣體擴散層。
4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟2)中ticn懸浮液的濃度為≥24g/l；優選為24-48g/l；更優選為36g/l；優選的，所述的ticn的平均粒徑為1-10μm；優選為5μm。
5.根據權利要求3所述的制備方法，...
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