技術(shù)文11——淺談臺(tái)灣碳能碳布作為燃料電池陰極的處理方法
碳布一般采用PAN聚丙烯腈作為原料加以紡織，再經(jīng)過(guò)高溫處理而成。臺(tái)灣碳能生產(chǎn)的W0S1009碳布是基礎(chǔ)型碳布，呈弱疏水性，一般用作材料生長(zhǎng)或負(fù)載的基底。如果有需要，可以采用不同方法如化學(xué)法、物理法，將疏水性碳布改性成親水性碳布。臺(tái)灣碳能生產(chǎn)的W1S1009碳布是處理型碳布，呈強(qiáng)疏水性，在W0S1009基礎(chǔ)型碳布表面涂布了微孔層MPL和PTFE，增強(qiáng)透氣性，一般用作各類燃料電池如氫燃料電池的空氣陰極。
如果客戶希望將碳布用作燃料電池陰極，可以直接購(gòu)買W1S1009碳布，自己負(fù)載催化劑層C即可，如果購(gòu)買W0S1009碳布，除了負(fù)載催化劑層C外，還需要在碳布另外一面負(fù)載碳基底層A和氣體擴(kuò)散層B。簡(jiǎn)要方法如下，文獻(xiàn)參考：Cheng, S.; Liu, H.; Logan, B. E. (2006), Electrochemistry Communications 8, 489-494.
A（碳基底層）、B（PTFE即特氟龍擴(kuò)散層）、C（Pt/C催化劑層）。下面就ABC的制作分別闡述：
A：涂覆碳基底層
1. 用小刀裁剪碳布4*8 cm（兩塊4*4 cm的陰極）；
2. 按照1cm2碳布負(fù)載1.56 mg的標(biāo)準(zhǔn)，用電子天平稱量50mg炭黑；
3. 按照1 mg炭黑對(duì)應(yīng)12 uL 40%PTFE（特氟龍，聚四氟乙烯）的標(biāo)準(zhǔn)，用移液器取600 uL；
4. 將稱量的炭黑加入一個(gè)小塑料瓶，放入6-8顆小玻璃珠，加入移取的PTFE，蓋上瓶蓋，搖晃20s，形成懸浮液；
5. 用刷子將懸浮液涂覆在碳布的一面，注意動(dòng)作輕慢，避免炭黑進(jìn)入碳布的另一面；
6. 將涂覆有炭黑的碳布放入一個(gè)硬紙板上，靜置2h自然干燥，或者用一個(gè)電吹風(fēng)加速；
7. 將自然干燥的碳布放在一個(gè)預(yù)熱到370攝氏度爐子里面的高溫陶瓷板上（注意一定要戴高溫手套，避免燒傷），加熱20-30 min；
8. 將高溫陶瓷板從爐中拿出來(lái)，讓碳布自然冷卻，或者將爐關(guān)閉，爐門打開，緩慢降溫；由于碳布上已經(jīng)涂布了PTFE，碳布會(huì)變得更卷曲，這是正?，F(xiàn)象。
B.涂覆擴(kuò)散層（PTFE，即特氟龍，聚四氟乙烯）
（1）充分搖晃60%的PTFE，保證這種懸浮液充分混勻；
（2）將搖勻的60%PTFE溶液均勻涂覆在剛才的碳布那面；
（3）用毛刷去除任何氣泡或大塊PTFE；
（4）空氣干燥5-10 min，干燥時(shí)涂覆面顏色變白；
（5）將涂覆有PTFE的碳布放入爐中370攝氏度加熱10-15 min；
（6）將其自然冷卻，顏色會(huì)變成亮黑色；
（7）再重復(fù)步驟（1）-（5）3次，使得PTFE涂層一共有4層，這是最適宜的擴(kuò)散層厚度；
（8）用剪刀裁剪出12cm2的圓形陰極碳布，或者用一個(gè)小鐵錘擊打木板模具獲得這種12cm2的圓形陰極碳布；
C. 涂覆Pt/C催化劑
（1）稱量10%的Pt/C催化劑，確保1cm2的碳布碳布有0.5 mg的Pt，比如12cm2的碳布需要6 mg Pt，需要60 mg的Pt/C催化劑；
（2）將稱量好的Pt/C催化劑放入一個(gè)塑料瓶中，再按照1mg Pt/C催化劑配比0.83 uL的蒸餾水的比例，如60 mg的Pt/C催化劑需要50 uL的蒸餾水。將蒸餾水逐滴滴加到塑料瓶中，加6-8顆玻璃珠，搖晃20 s.這個(gè)步驟叫做Pt催化劑的“水處理”；
注意：如果水的量不夠，或者沒(méi)有搖勻，會(huì)使得Pt與Nafion膜中的乙醇反應(yīng)，導(dǎo)致放熱甚至起火；
（3）按照1 mg的Pt/C催化劑加入6.67 uL的Nafion溶液和3.33 uL的異丙醇比例，比如60 mg的Pt/C催化劑需要加入400 uL的5%的Nafion溶液和200 uL的異丙醇；
（4）將調(diào)好的糊狀物涂覆在碳布的擴(kuò)散層（PTFE）的另一面；
（5）將涂覆好的碳布空氣干燥至少24h，或者用電吹風(fēng)的低檔加熱以加速。
理化香港公司是臺(tái)灣碳能CeTech公司在中國(guó)大陸地區(qū)的總代理商。供應(yīng)質(zhì)量?jī)?yōu)異的碳紙、碳布、碳?xì)值犬a(chǎn)品，可以用于燃料電池膜組件、電極材料制備、納米材料基底合成等研究方向。此外，還供應(yīng)各類微生物燃料電池MFC反應(yīng)器。歡迎大家垂詢！