本發(fā)明涉及多孔基材層及其制造方法和制造裝置，更具體地，涉及能夠提高性能和工作效率的多孔基材層及其制造方法和制造裝置。

背景技術(shù)：

1、為了應(yīng)對全球變暖和化石燃料的枯竭，對替代能源的研究和開發(fā)的需求不斷增加。氫能作為用于解決環(huán)境和能源問題的切實可行的解決方案而備受關(guān)注。

2、特別地，由于氫具有高能量密度和適用于電網(wǎng)規(guī)模(grid-scale)應(yīng)用的特性，因此氫作為未來的能源載體備受矚目。

3、作為電化學(xué)裝置之一的水電解電堆(water?electrolysis?stack)指的是通過電化學(xué)地分解水來產(chǎn)生氫氣和氧氣的裝置。水電解電堆可以通過串聯(lián)堆疊幾十個或幾百個水電解電池(單元電池)進(jìn)行配置。

4、膜電極組件(mea)位于水電解電堆的單元電池的最內(nèi)側(cè)。膜電極組件包括能夠移動氫離子(質(zhì)子)的全氟磺酸離子基電解質(zhì)膜以及分別布置于電解質(zhì)膜的兩個相對表面的陽極電極和陰極電極。

5、此外，多孔傳輸層(ptl)、氣體擴(kuò)散層(gdl)和襯墊可以堆疊于陽極和陰極所位于的膜電極組件(mea)的外部部分(外表面)中的每一個。隔板(separator)(或雙極板)可以布置在多孔傳輸層(ptl)和氣體擴(kuò)散層(gdl)的外側(cè)(外表面)。隔板包括反應(yīng)物、冷卻劑和反應(yīng)所產(chǎn)生的產(chǎn)物流經(jīng)的流路(流場)，或者隔板可以包括可以取代流路的結(jié)構(gòu)。

6、包括在本發(fā)明的背景技術(shù)中的信息僅用于增強(qiáng)對本發(fā)明的一般背景的理解，并且不可以被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的各個方面旨在提供多孔基材層及其制造方法和制造裝置，其配置為提高性能和工作效率。

2、本發(fā)明致力于使目標(biāo)流體有效地擴(kuò)散并且使目標(biāo)流體未供應(yīng)到的膜電極組件的部位最小化。

3、除其它事項之外，本發(fā)明致力于使目標(biāo)流體在膜電極組件的板面方向上有效地擴(kuò)散。

4、本發(fā)明還致力于提高多孔基材層的透過率并且提高目標(biāo)流體的移動效率(目標(biāo)流體的傳輸性能)。

5、本發(fā)明還致力于提高穩(wěn)定性、可靠性和耐用性。

6、示例性實施方案所實現(xiàn)的目的不限于上述目的，而且還包括可以從下面描述的解決方案或?qū)嵤┓桨钢欣斫獾哪康幕蛐Ч?/p>

7、本發(fā)明的示例性實施方案提供一種多孔基材層，所述多孔基材層包括：堆疊于膜電極組件(mea)的基材層主體和設(shè)置于基材層主體的面向膜電極組件的一個表面的突起圖案，所述突起圖案配置為定義導(dǎo)流路徑，所述導(dǎo)流路徑用于引導(dǎo)目標(biāo)流體在膜電極組件與基材層主體之間的移動。

8、根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案，所述突起圖案可以包括從基材層主體的一個表面突出并且彼此間隔開的多個突出部，所述導(dǎo)流路徑可以定義為多個突出部之間的空間。

9、根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案，所述導(dǎo)流路徑可以沿所述基材層主體的板面方向定義。

10、根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案，所述導(dǎo)流路徑可以包括：第一流路，其沿第一方向定義；以及第二流路，其沿與所述第一方向交叉的第二方向定義并且配置為與所述第一流路流體地連通。

11、根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案，第一流路可以設(shè)置為沿第二方向彼此間隔開的多個第一流路，第二流路可以設(shè)置為沿其第一方向彼此間隔開的多個第二流路。

12、根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案，第二流路可以設(shè)置為垂直于第一流路。

13、根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案，第一流路和第二流路中的至少一個可以定義為筆直形狀。

14、根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案，第一流路和第二流路中的至少一個可以定義為彎曲形狀。

15、根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案，所述突出部的高度可以定義為1μm至20μm。

16、本發(fā)明的另一示例性實施方案提供一種制造多孔基材層的裝置，所述裝置包括：脫模片，其配置為定義涂覆表面，所述涂覆表面涂覆有用于形成多孔基材層的基材層漿料；以及凹凸圖案，其設(shè)置于脫模片的涂覆表面，其中，所述凹凸圖案配置為在多孔基材層的一個表面形成突起圖案，所述突起圖案定義導(dǎo)流路徑，所述導(dǎo)流路徑引導(dǎo)目標(biāo)流體的移動。

17、根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案，所述凹凸圖案和脫模片可以設(shè)置為單一的一體式結(jié)構(gòu)。

18、根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案，所述凹凸圖案可以包括：峰部，其從脫模片的一個表面突出；以及谷部，其連接至所述峰部的端部，以與所述峰部一起沿脫模片的板面方向定義連續(xù)的波形，所述導(dǎo)流路徑可以形成為與所述谷部相對應(yīng)。

19、根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案，所述峰部和谷部可以分別設(shè)置為多個峰部和多個谷部，以定義格子形狀。

20、根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案，所述多個峰部和多個谷部可以沿第一方向和與所述第一方向交叉的第二方向交替地布置。

21、根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案，所述第一方向可以定義為垂直于其第二方向。

22、本發(fā)明的各個示例性實施方案提供一種制造多孔基材層的方法，所述方法包括：在一個表面上設(shè)置包括凹凸圖案的脫模片；通過將基材層漿料涂敷到脫模片的一個表面上以覆蓋凹凸圖案來形成多孔基材層；從多孔基材層移除脫模片，其中，當(dāng)將脫模片從多孔基材層移除時，在多孔基材層的一個表面形成定義了與凹凸圖案相對應(yīng)的導(dǎo)流路徑的突起圖案。

23、本發(fā)明的方法和裝置具有其它的特征和優(yōu)點(diǎn)，這些特征和優(yōu)點(diǎn)從并入本文的所附附圖和下面的具體實施方式中將是顯而易見的，或者在并入本文的所附附圖和下面的具體實施方式中進(jìn)行更詳細(xì)的陳述，這些附圖和具體實施方式共同用于說明本發(fā)明的特定原理。

技術(shù)特征：

1.一種多孔基材層，其包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔基材層，其中，

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔基材層，其中，所述導(dǎo)流路徑沿所述基材層主體的板面方向定義。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔基材層，其中，所述導(dǎo)流路徑包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多孔基材層，其中，所述第一流路設(shè)置為沿所述第二方向彼此間隔開的多個第一流路，所述第二流路設(shè)置為沿所述第一方向彼此間隔開的多個第二流路。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多孔基材層，其中，所述第二流路設(shè)置為垂直于所述第一流路。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多孔基材層，其中，所述第一流路和所述第二流路中的至少一個定義為筆直形狀。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多孔基材層，其中，所述第一流路和所述第二流路中的至少一個定義為彎曲形狀。

9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多孔基材層，其中，所述突出部的高度定義為1μm至20μm。

10.一種制造多孔基材層的裝置，所述裝置包括：

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制造多孔基材層的裝置，其中，所述凹凸圖案和所述脫模片設(shè)置為單一的一體式結(jié)構(gòu)。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制造多孔基材層的裝置，其中，通過將液態(tài)脫模劑涂敷到脫模片的一個表面上，然后通過利用壓輥處理和固化液態(tài)脫模劑形成凹凸圖案來使所述凹凸圖案和所述脫模片設(shè)置為單一的一體式結(jié)構(gòu)。

13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制造多孔基材層的裝置，其中，所述凹凸圖案包括：

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制造多孔基材層的裝置，其中，所述峰部和谷部分別設(shè)置為多個峰部和多個谷部，以定義格子形狀。

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的制造多孔基材層的裝置，其中，所述多個峰部和多個谷部沿第一方向和與所述第一方向交叉的第二方向交替地布置。

16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的制造多孔基材層的裝置，其中，所述第一方向定義為垂直于所述第二方向。

17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的制造多孔基材層的裝置，其中，所述峰部包括三角形的頭部連接至四邊形的主體的上部的結(jié)構(gòu)、具有三角形形狀的結(jié)構(gòu)或具有半球形形狀的結(jié)構(gòu)。

18.一種制造多孔基材層的方法，所述方法包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及多孔基材層及其制造方法和制造裝置，所述多孔基材層包括堆疊于膜電極組件(MEA)的基材層主體和設(shè)置于基材層主體的面向膜電極組件的一個表面的突起圖案，所述突起圖案配置為定義用于引導(dǎo)目標(biāo)流體在膜電極組件與基材層主體之間的移動的導(dǎo)流路徑，從而獲得提高性能和工作效率的有利效果。

技術(shù)研發(fā)人員：樸泳俊,李必泳,楊丞浩,申載官,洪善基,趙賢貞,樸孝允,李圣源
受保護(hù)的技術(shù)使用者：現(xiàn)代自動車株式會社
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21