CN112761025A - 一种气体扩散层用碳纸及其制备方法、燃料电池 - Google Patents

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Abstract

为克服现有的燃料电池气体扩散层用碳纸存在孔隙率低和疏水性差的问题，本发明提供了一种气体扩散层用碳纸，包括由多根碳纤维形成的三维交联的纤维膜，多根所述碳纤维之间形成有大孔，单根所述碳纤维的内部和表面均形成有多个微孔，所述微孔与所述大孔连通。同时，本发明还公开了上述气体扩散层用碳纸的制备方法、燃料电池。本发明提供的气体扩散层用碳纸具有较好的透气性和排水性能，有效提高在高电流密度区的电池性能。

Description

一种气体扩散层用碳纸及其制备方法、燃料电池
技术领域
本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种气体扩散层用碳纸及其制备方法、燃料电池。
背景技术
作为燃料电池中的一个重要部件，气体扩散层能够影响反应物与生成物的传递过程及导电特性，进而影响燃料电池性能。目前，气体扩散层基底材料主要有碳纤维纸，碳纤维编织布、无纺布及炭黑纸等，广泛采用的是高性能碳纸。碳纸通常是由碳纤维加适量胶粘剂用抄纸工艺造成纸，再浸渍可炭化树脂、热压固化定型、高温炭化处理制成，碳纸具有均匀的多孔质结构，良好的强度和优异的导电性能，是燃料电池的核心部件，可起到支撑催化层，为电极反应提供电子通道、气体通道及排水通道的作用。
理想的气体扩散层应具有如下性质：(1)良好的憎水性能；(2)良好的透气性能；(3)良好的导电性能。憎水性能可通过在导电网上加入憎水剂来实现，而透气性和导电性均与导电网的孔隙度有关，研究表明，碳纸的透气性随孔隙度的增加而增加，但导电性却随着孔隙度的增加而减小，然而良好的透气性对碳纸来说相对更为重要，因此选择孔隙度较大的碳纸是有益的。目前常用的方法是在碳纸中加入微孔层，既可以增加气体扩散层的透气性，又保证了其憎水性和导电性。通常，微孔层是由导电性的炭黑与憎水性的聚四氟乙烯(PTFE)构成，然而，这样的微孔层仍然存在着孔隙率低，气体通道不理想的问题，在大电流放电的情况下，电池性能下降，且在燃料电池长期的运行环境下，炭黑材料逐步发生氧化，使微孔层变得亲水，增加传质极化，缩短了电池的使用寿命和稳定性。
气体扩散层在要求具有梯度性的孔隙度和疏水性时，现有技术方案大都是加入不同类型导电剂和粘合剂组成的涂层材料，一般分为两步制备而成，先制备碳纸基底再采用涂层材料制备微孔层，这些制备方法都需要使用憎水剂，提高导电粉末疏水性的同时将导电粉末相互粘结起来。常用憎水剂如聚四氟乙烯、偏聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯等不具有导电性，并且稳定性较差，更重要的是，使用导电粉末制备而成的气体扩散层，孔隙率和平均孔径小，不利于反应气体和水蒸气的传输。导电剂和憎水剂具有改变扩散层孔结构、导电性和疏水性的三重复合作用，但单靠导电剂和憎水剂组成的网络结构来调节燃料电池的微孔层结构，从而获取特殊功能的结构变得非常困难。
发明内容
针对现有的燃料电池气体扩散层用碳纸存在孔隙率低和疏水性差的问题，本发明提供了一种气体扩散层用碳纸及其制备方法、燃料电池。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
一方面，本发明提供了一种气体扩散层用碳纸，包括由多根碳纤维形成的三维交联的纤维膜，多根所述碳纤维之间形成有大孔，单根所述碳纤维的内部和表面均形成有多个微孔，所述微孔与所述大孔连通。
可选的，所述碳纤维为石墨化碳纤维。
可选的，所述石墨化碳纤维由多孔碳材料和中间相沥青的混合纤维加热转化得到。
可选的，所述多孔碳材料选自三维石墨烯、微孔碳或介孔碳中的一种或多种。
可选的，所述多孔碳材料为颗粒状，粒径为0.1～1um。
可选的，所述微孔的孔径范围为5～50nm。
可选的，所述碳纤维的直径为5～20um，所述纤维膜的孔隙率为80％～90％。
另一方面，本发明提供了如上所述的气体扩散层用碳纸的制备方法，包括以下操作步骤：
将多孔碳材料混合到中间相沥青中充分搅拌并溶胀，制得多孔碳材料改性的中间相沥青；
将多孔碳材料改性的中间相沥青熔融并纺丝制备初生纤维膜；
将初生纤维膜进行预氧化，得到预氧化纤维膜；
将预氧化纤维膜在保护气氛下进行热处理，使预氧化纤维膜中的纤维石墨化，得到多根碳纤维形成的三维交联的纤维膜。
可选的，在混合所述多孔碳材料之前，对所述多孔碳材料进行粉碎处理，将多孔碳材料粉碎为粒径0.1～1um的颗粒，所述多孔碳材料的孔径范围为5～50nm，将多孔碳材料加入于熔融的中间相沥青中搅拌并溶胀15～30min，再高速剪切90～120min，保持温度为300℃～350℃，得到多孔碳材料改性的中间相沥青。
可选的，所述多孔碳材料改性的中间相沥青中，多孔碳材料和中间相沥青的质量比为3～6：100。
可选的，采用熔融喷纺或静电纺丝的方式制备所述初生纤维膜。
可选的，采用静电纺丝的方式制备所述初生纤维膜，纺丝温度为300℃～350℃，纺丝电压为10～20kV，注射速度为0.3～0.8mm/h，接收板离喷丝口距离为10～20cm，初生纤维膜的厚度为0.5～0.8mm。
可选的，所述预氧化操作中，将初生纤维膜以3～6℃/min的速率升温至180～200℃，然后以0.5～2℃/min的速率升温至270～300℃，恒温保持30～60min。
可选的，将预氧化纤维膜在保护气氛下进行的热处理包括碳化处理和石墨化处理。
可选的，所述碳化处理操作中，在保护气氛下将预氧化纤维膜6～10℃/min的速率升温至500～600℃，保温5～10min，然后以4～6℃/min的速率升温至1200～1400℃，保温30～40min。
可选的，所述石墨化处理操作中，在保护气氛下，以20～40℃/min的速率升温至2800～3000℃，保温20～30min。
另一方面，本发明提供了一种燃料电池，包括如上所述的气体扩散层用碳纸。
根据本发明提供的气体扩散层用碳纸，通过多根碳纤维三维交联形成纤维膜，在单根碳纤维的内部及表面都形成大量微孔，并与碳纤维之间的大孔相互连通，有效提高了气体扩散层用碳纸的透气性和排水性能，改善其孔隙率和水管理能力，另一方面，碳纤维本身具有较好的导电性能和疏水性，不需额外加入憎水剂，从而提高在高电流密度区的电池性能。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的气体扩散层用碳纸的微观视图；
图2是本发明实施例提供的多孔碳材料的微观视图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了一种气体扩散层用碳纸，包括由多根碳纤维形成的三维交联的纤维膜，多根所述碳纤维之间形成有大孔，单根所述碳纤维的内部和表面均形成有多个微孔，所述微孔与所述大孔连通。
所述气体扩散层用碳纸通过多根碳纤维三维交联形成纤维膜，在单根碳纤维的内部及表面都形成大量微孔，并与碳纤维之间的大孔相互连通，有效提高了气体扩散层用碳纸的透气性和排水性能，改善其孔隙率和水管理能力，另一方面，碳纤维本身具有较好的导电性能和疏水性，不需额外加入憎水剂，从而提高在高电流密度区的电池性能。
在一些实施例中，所述碳纤维为石墨化碳纤维。
相对于普通碳纤维，通过将碳纤维进行石墨化处理，能够有效提高其强度和拉伸模量，从而提高所述气体扩散层用碳纸的力学强度。
在更优选的实施例中，所述石墨化碳纤维由多孔碳材料和中间相沥青的混合纤维加热转化得到。
其中，所述多孔碳材料在所述石墨化碳纤维中形成微孔，进而提高所述气体扩散层用碳纸的孔隙率，提高气体扩散和排水能力，可通过调节多孔碳材料的孔结构即可适应不同特殊需求的功能。
所述中间相沥青由相对分子质量为370～2000的多种扁盘状稠环芳烃组成的混合物，在较低温度下，如250℃～350℃，能够形成熔融物，对多孔碳材料具有较强的浸润和溶胀能力，保证混合均匀度，在冷却后形态稳定，从而有利于形成纤维化结构，能够通过纺丝形成无纺布，另一方面，采用中间相沥青制备碳纤维，在后续石墨化的过程中结晶度更高，在改善微孔结构的条件下，不影响碳纸所需要的导电性和力学性能。
在一些实施例中，所述多孔碳材料选自三维石墨烯、微孔碳或介孔碳中的一种或多种。
如图2所示，为本发明提供的三维石墨烯的微观示图。
三维石墨烯本身具备石墨化结构，与石墨化碳纤维之间具有较好的结合强度，能够有效保证纤维强度，避免脱落。
微孔碳、介孔碳与三维石墨烯具有孔隙率高和孔壁薄的特点，具有较好透气性和排水性能。
在一些实施例中，所述多孔碳材料为颗粒状，粒径为0.1～1um。发明人通过大量实验发现，粒径为0.1～1um的多孔碳材料即能够保证具有较多的微孔，同时也能够保证多孔碳材料在中间相沥青中的分散均匀性，若所述多孔碳材料的粒径过小，则难以形成足够的微孔，若所述多孔碳材料的粒径过大，则难以在中间相沥青中分散完全，影响碳纤维的形成。
在一些实施例中，所述微孔的孔径范围为5～50nm。
需要说明的是，所述微孔来源于所述多孔碳材料，故所述微孔的孔径范围即所述多孔碳材料的孔径范围。
在一些实施例中，所述碳纤维的直径为5～20um，所述纤维膜的孔隙率为80％～90％。
本发明的另一实施例提供了如上所述的气体扩散层用碳纸的制备方法，包括以下操作步骤：
将多孔碳材料混合到中间相沥青中充分搅拌并溶胀，制得多孔碳材料改性的中间相沥青；
将多孔碳材料改性的中间相沥青熔融并纺丝制备初生纤维膜；
将初生纤维膜进行预氧化，得到预氧化纤维膜；
将预氧化纤维膜在保护气氛下进行热处理，使预氧化纤维膜中的纤维石墨化，得到多根碳纤维形成的三维交联的纤维膜。
根据本发明提供的制备方法，通过将多孔碳材料改性的中间相沥青熔融并纺丝制备初生纤维膜，再进一步将初生纤维膜进行预氧化和石墨化的操作，能够有效使多孔碳材料嵌入于所述纤维膜的碳纤维中，进而形成多孔碳材料的微孔与碳纤维之间的大孔连通的结构，实现提高透气和透水性能的目的。
与现有方法相比，本发明在制备碳纤维原材料的过程中引入多孔碳材料，进而在初生纤维膜上形成大量的微孔结构，避免了传统方法先制备碳纸基底再制备微孔层的分步操作，提高了制备效率，且所制备的纤维膜的透气透水性大大提升。
在一些实施例中，为保证多孔碳材料在中间相沥青中的充分混合，同时避免多孔碳材料对纤维成型的影响，在混合所述多孔碳材料之前，对所述多孔碳材料进行粉碎处理，将多孔碳材料粉碎为粒径0.1～1um的颗粒，所述多孔碳材料的孔径范围为5～50nm，将多孔碳材料加入于熔融的中间相沥青中搅拌并溶胀15～30min，熔融的中间相沥青温度为250℃～300℃，再高速剪切90～120min，保持温度为300℃～350℃，转速为5000～6000r/min，得到多孔碳材料改性的中间相沥青。
所述粉碎处理的方式可采用球磨或气流粉碎。
在一些实施例中，所述多孔碳材料改性的中间相沥青中，多孔碳材料和中间相沥青的质量比为3～6：100。
若所述多孔碳材料的添加量过少，则易导致碳纤维内部形成的微孔数量较少；若所述多孔碳材料的添加量过多，则易导致中间相沥青难以进行纺丝形成纤维。
在一些实施例中，采用熔融喷纺或静电纺丝的方式制备所述初生纤维膜。
在优选的实施例中，采用静电纺丝的方式制备所述初生纤维膜，纺丝温度为300℃～350℃，纺丝电压为10～20kV，注射速度为0.3～0.8mm/h，接收板离喷丝口距离为10～20cm，初生纤维膜的厚度为0.5～0.8mm。
采用静电纺丝制备初生纤维膜，利于得到表面更加平整的纤维膜，通过控制纺丝时间以控制初生纤维膜的厚度。
在一些实施例中，所述预氧化操作中，将初生纤维膜以3～6℃/min的速率升温至180～200℃，然后以0.5～2℃/min的速率升温至270～300℃，恒温保持30～60min。然后自然冷却至室温。
预氧化操作的目的是为了防止原丝在碳化时熔融，通过氧化反应使得纤维分子中含有羟基、羰基，这样可在分子间和分子内形成氢键，从而提高纤维的热稳定性
在本发明的预氧化操作中，采用低速缓慢升温氧化，该操作的热利用效率较高且能够减弱纤维的皮芯结构，提高纤维强度。
在一些实施例中，将预氧化纤维膜在保护气氛下进行的热处理包括碳化处理和石墨化处理。
所述保护气氛可选自氮气或惰性气体。
在一些实施例中，所述碳化处理操作中，在保护气氛下将预氧化纤维膜6～10℃/min的速率升温至500～600℃，保温5～10min，然后以4～6℃/min的速率升温至1200～1400℃，保温30～40min。然后自然冷却至室温。
通过碳化处理能够将预氧化纤维膜中纤维的非碳原子热分解去除，从而使沥青基纤维形成碳纤维。
在一些实施例中，所述石墨化处理操作中，在保护气氛下，以20～40℃/min的速率升温至2800～3000℃，保温20～30min。然后自然冷却至室温。
通过石墨化处理能够将碳纤维中残留的杂原子进一步去除，同时碳一碳重新排列，层片尺寸增大，结晶态碳的比例增加，提高力学强度和导电性能。
本发明提供了一种燃料电池，包括如上所述的气体扩散层用碳纸。
具体的，在一些实施例中，所述燃料电池包括质子交换膜、阳极催化剂层、阴极催化剂层和两个所述的气体扩散层用碳纸，所述阳极催化剂层和所述阴极催化剂层分别位于所述质子交换膜的两侧，其中一个所述气体扩散层用碳纸位于所述阳极催化剂层背离所述质子交换膜的一侧，另一个所述气体扩散层用碳纸位于所述阴极催化剂层背离所述质子交换膜的一侧。
以下通过实施例对本发明进行进一步的说明。
实施例1
本实施例用于说明本发明公开的气体扩散层用碳纸及其制备方法，包括以下操作步骤：
采用气流粉碎机对三维石墨烯微孔碳进行粉碎处理，使颗粒的平均尺寸控制在0.5um左右，所述三维石墨烯微孔碳的孔径范围为5～15nm，取50g三维石墨烯微孔碳粉末加入1kg中间相沥青(AR沥青)中，放入熔融搅拌机中进行充分搅拌，在280℃的温度下搅拌30min后静置进行溶胀，30min后取出改性沥青放入高速剪切机中高速剪切100min，剪切过程中保持温度为320℃、转速为5000r/min，制得三维石墨烯微孔碳改性的活性中间相沥青。
采用静电纺丝工艺制备活性中间相沥青基碳纤维膜，即初生纤维膜，其纺丝温度为320℃，纺丝电压为15kV，注射速度为0.5mm/h，接收板离喷丝口距离为15cm，通过控制纺丝时间来控制碳纤维膜的厚度，纺丝2h，初生纤维膜的厚度约为0.6mm。
所得的初生纤维膜进行预氧化，采用低速缓慢升温的方式，从室温(约30℃)以5℃/min的速率升温至180℃，然后以1℃/min的速率升温至300℃，恒温50min后自然冷却至室温，得到预氧化纤维膜。
取出预氧化纤维膜在氮气气氛的碳化炉中进行碳化，从室温(约30℃)以10℃/min的速率升温至600℃保温10min，然后以5℃/min升温至1400℃，恒温30min后自然冷却至室温。碳化后的纤维膜放入石墨化炉中，通入高纯氮气置换炉腔中剩余的空气，直至氧分析仪中显示氧的含量低于2ppm及露点仪中显示低于-72℃之后，开始升温进行石墨化处理，以30℃/min的速率从室温(约30℃)升至2800℃，终温停留30min，石墨化结束后自然冷却至室温，得到气体扩散层用碳纸。
实施例2
本实施例用于说明本发明公开的气体扩散层用碳纸及其制备方法，包括实施例1中大部分的操作步骤，其不同之处在于：
采用气流粉碎机对三维石墨烯微孔碳进行粉碎处理，使颗粒的平均尺寸控制在0.1um左右，所述三维石墨烯微孔碳的孔径范围为15～25nm，取60g三维石墨烯微孔碳粉末加入1kg中间相沥青(AR沥青)中，放入熔融搅拌机中进行充分搅拌，在280℃的温度下搅拌30min后静置进行溶胀，30min后取出改性沥青放入高速剪切机中高速剪切100min，剪切过程中保持温度为320℃、转速为5000r/min，制得三维石墨烯微孔碳改性的活性中间相沥青。
实施例3
本实施例用于说明本发明公开的气体扩散层用碳纸及其制备方法，包括实施例1中大部分的操作步骤，其不同之处在于：
采用气流粉碎机对三维石墨烯微孔碳进行粉碎处理，使颗粒的平均尺寸控制在2um左右，所述三维石墨烯微孔碳的孔径范围为25～40nm，取30g三维石墨烯微孔碳粉末加入1kg中间相沥青(AR沥青)中，放入熔融搅拌机中进行充分搅拌，在280℃的温度下搅拌30min后静置进行溶胀，30min后取出改性沥青放入高速剪切机中高速剪切100min，剪切过程中保持温度为320℃、转速为5000r/min，制得三维石墨烯微孔碳改性的活性中间相沥青。
实施例4
本实施例用于说明本发明公开的气体扩散层用碳纸及其制备方法，包括实施例1中大部分的操作步骤，其不同之处在于：
所得的初生纤维膜进行预氧化，采用快速升温的方式，从室温(约30℃)以10℃/min的速率升温至300℃，恒温50min后自然冷却至室温，得到预氧化纤维膜。
对比例1
本对比例用于对比说明本发明公开的气体扩散层用碳纸及其制备方法，包括实施例1中大部分的操作步骤，其不同之处在于：
采用气流粉碎机对石墨进行粉碎处理，使颗粒的平均尺寸控制在0.5um左右，取50g石墨粉末加入1kg中间相沥青(AR沥青)中，放入熔融搅拌机中进行充分搅拌，在280℃的温度下搅拌30min后静置进行溶胀，30min后取出改性沥青放入高速剪切机中高速剪切100min，剪切过程中保持温度为320℃、转速为5000r/min，制得石墨粉改性的活性中间相沥青。
对比例2
本对比例用于对比说明本发明公开的气体扩散层用碳纸及其制备方法，包括实施例1中大部分的操作步骤，其不同之处在于：
取1kg中间相沥青替代实施例1中的三维石墨烯微孔碳改性的活性中间相沥青。
性能测试
采用扫描电镜观察实施例1所制备气体扩散层用碳纸的微观结构，如图1所示，纤维与纤维之间形成三维交联的网状骨架，从纤维表面和纤维剖面图中可以看出，单根纤维的内部和表面都形成了大量微孔，这些微孔相互连通并与纤维骨架之间的大孔相通，使碳纸的透气性大大增强。
对实施例1～4制备得到的气体扩散层用碳纸进行力学强度和电阻率的测试，测试方法如下：
采用ZLL30纸张拉力实验机(四川宜宾造纸厂)测试碳纸的抗张强度；采用ZC-36型高阻仪、QJ23直流电桥测其体积电阻，再将体积电阻换算成体积电阻率。得到的测试结果填入表1。
表1
Figure BDA0002259554610000091
从表1的测试结果可以看出，本发明提供的气体扩散层用碳纸具有较好的力学强度和电学性能，能够满足燃料电池的使用，同时对比实施例1～3和实施例4可知，采用缓慢升温的方式进行预氧化能够有利于减弱纤维的皮芯结构，提高纤维强度。
对实施例1～4和对比例1和2制备得到的气体扩散层用碳纸进行孔隙率测试，测试方法如下：
采用美国麦克AutoPore IV 9500压汞仪测试碳纸的孔隙率。得到的测试结果填入表2。
表2
Figure BDA0002259554610000101
从表2的测试结果可以看出，相比于不添加多孔碳材料或是添加实心的石墨粉，采用本发明提供的方法制备得到的气体扩散层用碳纸具有更高的孔隙率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种气体扩散层用碳纸，其特征在于，包括由多根碳纤维形成的三维交联的纤维膜，多根所述碳纤维之间形成有大孔，单根所述碳纤维的内部和表面均形成有多个微孔，所述微孔与所述大孔连通。
2.根据权利要求1所述的气体扩散层用碳纸，其特征在于，所述碳纤维为石墨化碳纤维。
3.根据权利要求2所述的气体扩散层用碳纸，其特征在于，所述石墨化碳纤维由多孔碳材料和中间相沥青的混合纤维加热转化得到。
4.根据权利要求3所述的气体扩散层用碳纸，其特征在于，所述多孔碳材料选自三维石墨烯、微孔碳或介孔碳中的一种或多种。
5.根据权利要求3所述的气体扩散层用碳纸，其特征在于，所述多孔碳材料为颗粒状，粒径为0.1～1um。
6.根据权利要求1所述的气体扩散层用碳纸，其特征在于，所述微孔的孔径范围为5～50nm。
7.根据权利要求1所述的气体扩散层用碳纸，其特征在于，所述碳纤维的直径为5～20um，所述纤维膜的孔隙率为80％～90％。
8.如权利要求1～7任意一项所述的气体扩散层用碳纸的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
将多孔碳材料混合到中间相沥青中充分搅拌并溶胀，制得多孔碳材料改性的中间相沥青；
将多孔碳材料改性的中间相沥青熔融并纺丝制备初生纤维膜；
将初生纤维膜进行预氧化，得到预氧化纤维膜；
将预氧化纤维膜在保护气氛下进行热处理，使预氧化纤维膜中的纤维石墨化，得到多根碳纤维形成的三维交联的纤维膜。
9.根据权利要求8所述的气体扩散层用碳纸的制备方法，其特征在于，在混合所述多孔碳材料之前，对所述多孔碳材料进行粉碎处理，将多孔碳材料粉碎为粒径0.1～1um的颗粒，所述多孔碳材料的孔径范围为5～50nm，将多孔碳材料加入于熔融的中间相沥青中搅拌并溶胀15～30min，再高速剪切90～120min，保持温度为300℃～350℃，得到多孔碳材料改性的中间相沥青。
10.根据权利要求8所述的气体扩散层用碳纸的制备方法，其特征在于，所述多孔碳材料改性的中间相沥青中，多孔碳材料和中间相沥青的质量比为3～6：100。
11.根据权利要求8所述的气体扩散层用碳纸的制备方法，其特征在于，采用熔融喷纺或静电纺丝的方式制备所述初生纤维膜。
12.根据权利要求9所述的气体扩散层用碳纸的制备方法，其特征在于，采用静电纺丝的方式制备所述初生纤维膜，纺丝温度为300℃～350℃，纺丝电压为10～20kV，注射速度为0.3～0.8mm/h，接收板离喷丝口距离为10～20cm，初生纤维膜的厚度为0.5～0.8mm。
13.根据权利要求8所述的气体扩散层用碳纸的制备方法，其特征在于，所述预氧化操作中，将初生纤维膜以3～6℃/min的速率升温至180～200℃，然后以0.5～2℃/min的速率升温至270～300℃，恒温保持30～60min。
14.根据权利要求8所述的气体扩散层用碳纸的制备方法，其特征在于，将预氧化纤维膜在保护气氛下进行的热处理包括碳化处理和石墨化处理。
15.根据权利要求14所述的气体扩散层用碳纸的制备方法，其特征在于，所述碳化处理操作中，在保护气氛下将预氧化纤维膜6～10℃/min的速率升温至500～600℃，保温5～10min，然后以4～6℃/min的速率升温至1200～1400℃，保温30～40min。
16.根据权利要求14所述的气体扩散层用碳纸的制备方法，其特征在于，所述石墨化处理操作中，在保护气氛下，以20～40℃/min的速率升温至2800～3000℃，保温20～30min。
17.一种燃料电池，其特征在于，包括如权利要求1～7任意一项所述的气体扩散层用碳纸。
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