[0044] (4)成型:根据专用极板厚度将步骤(3)裁切成片的碳纤维拉层叠放在模具中进行 模压，模压成型后形成一面具有直流流场面、一面具有平板面的专用极板，具有阴极极板流 场流道深度加工为0.6mm，具有阳极极板流场流道深度加工为0.3mm;
[0045] (5)石墨化:将模压成型的专用极板进行高溫石墨化处理，石墨化条件为：纯氣气 保护氛围内、高溫1800°C，完成后的专用极板厚度为1mm，孔隙率为55%，孔径为1皿；
[0046] (6)疏水:将石墨化后的专用极板放入20wt%的PT阳溶液中浸泡，渐干后，在300°C 下灼烧疏水处理，完成后冷却，得到疏水处理后的专用极板；
[0047] (7)涂覆:将疏水处理后的专用极板放在涂布机上，在专用极板的平板面上涂布一 层厚度为10皿导电绘冲层。
[004引实施例3:上述高功率密度PEMFC电堆专用极板制造方法:包括如下步骤：
[0049] (1)制胚:将碳纤维短纤T800、短切长度为8mm放入分散液中配置成分散浆液，采用 5000ml水与15g聚丙締酷胺揽拌溶解而成，使用抄纸机抄造成0.5mm厚的碳纤维拉，干燥后 收卷、待用；
[0050] (2)浸溃:将环氧树脂与聚醋树脂的混合物、1000目科琴黑、造孔剂、增强剂DH-4按 重量份数比50:60:1.4:2.2混合揽拌配置成浸溃液，将步骤（1)制成的碳纤维拉放置在浸溃 液中15min，拱出渐干，在110°C条件下真空预固化30min，收卷、待用；
[0051] (3)裁片:使用裁切设备将步骤(2)预固化后的浸溃碳纤维拉裁切成片、待用；
[0052] (4)成型:根据专用极板厚度将步骤(3)裁切成片的碳纤维拉层叠放在模具中进行 模压，模压成型后形成一面具有混合流场面、一面具有平板面的专用极板，具有阴极极板流 场流道深度加工为1.8mm，具有阳极极板流场流道深度加工为0.6mm;
[0053] (5)石墨化:将模压成型的专用极板进行高溫石墨化处理，石墨化条件为：纯氣气 保护氛围内、高溫2300°C，完成后的专用极板厚度为3mm，孔隙率为80%，孔径为4WI1;
[0054] (6)疏水:将石墨化后的专用极板放入40wt %的PT阳溶液中浸泡，渐干后，在400°C 下灼烧疏水处理，完成后冷却，得到疏水处理后的专用极板；
[0055] (7)涂覆:将疏水处理后的专用极板放在涂布机上，在专用极板的平板面上涂布一 层厚度为IOOwn导电绘冲层。
[0056] 实施例4:上述高功率密度PEMFC电堆专用极板制造方法:包括如下步骤：
[0057] (1)制胚:将碳纤维短纤T700、短切长度为6mm放入分散液中配置成分散浆液，采用 5000ml水与Sg聚丙締酷胺揽拌溶解而成，使用抄纸机抄造成0.35mm厚的碳纤维拉，干燥后 收卷、待用；
[0058] (2)浸溃:将丙稀酸类树脂与聚醋树脂的混合物、5000目中间相碳微球、造孔剂、增 强剂DH-4按重量份数比45:55:1.2:1.8混合揽拌配置成浸溃液，将步骤（1)制成的碳纤维拉 放置在浸溃液中12min，拱出渐干，在90°C条件下真空预固化30min，收卷、待用；
[0059] (3)裁片:使用裁切设备将步骤(2)预固化后的浸溃碳纤维拉裁切成片、待用；
[0060] (4)成型:根据专用极板厚度将步骤(3)裁切成片的碳纤维拉层叠放在模具中进行 模压，模压成型后形成一面具有混合流场面、一面具有平板面的高强度气体扩散层，具有阴 极极板流场流道深度加工为2mm，具有阳极极板流场流道深度加工为1mm;
[0061] (5)石墨化:将模压成型的专用极板进行高溫石墨化处理，石墨化条件为：纯氣气 保护氛围内、高溫2200°C，完成后的专用极板厚度为1mm，孔隙率为70%，孔径为2.5皿；
[0062] (6)疏水:将石墨化后的专用极板放入45wt%的PT阳溶液中浸泡，渐干后，在380°C 下灼烧疏水处理，完成后冷却，得到疏水处理后的专用极板；
[0063] (7)涂覆:将疏水处理后的专用极板放在涂布机上，在专用极板的平板面上涂布一 层厚度为70wn导电绘冲层。
[0064] 实施例5:上述高功率密度PEMFC电堆专用极板制造方法:包括如下步骤：
[0065] (1)制胚:将碳纤维短纤T700、短切长度为4mm放入分散液中配置成分散浆液，采用 5000ml水与1?聚丙締酷胺揽拌溶解而成，使用抄纸机抄造成0.45mm厚的碳纤维拉，干燥后 收卷、待用；
[0066] (2)浸溃:将丙稀酸类树脂与聚醋树脂的混合物、6000目中间相碳微球、造孔剂、增 强剂DH-4按重量份数比55:62:1.3:2.5混合揽拌配置成浸溃液，将步骤（1)制成的碳纤维拉 放置在浸溃液中14min，拱出渐干，在100°C条件下真空预固化30min，收卷、待用；
[0067] (3)裁片:使用裁切设备将步骤(2)预固化后的浸溃碳纤维拉裁切成片、待用；
[0068] (4)成型:根据专用极板厚度将步骤(3)裁切成片的碳纤维拉层叠放在模具中进行 模压，模压成型后形成一面具有点状流场面、一面具有平板面的专用极板，具有阴极极板流 场流道深度加工为1.2mm，具有阳极极板流场流道深度加工为0.7mm;
[0069] (5)石墨化:将模压成型的专用极板进行高溫石墨化处理，石墨化条件为：纯氣气 保护氛围内、高溫2200°C，完成后的专用极板厚度为1.5mm，孔隙率为68%，孔径为3曲1;
[0070] (6)疏水:将石墨化后的专用极板放入40wt%的PT阳溶液中浸泡，渐干后，在330°C 下灼烧疏水处理，完成后冷却，得到疏水处理后的专用极板；
[0071] (7)涂覆:将疏水处理后的专用极板放在涂布机上，在专用极板的平板面上涂布一 层厚度为60wn导电绘冲层。
[0072] 上述各实施例制备的高功率密度PEMFC电堆专用极板具体参数如下：
[0074]如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释 为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对 其在形式上和细节上作出各种变化。
【主权项】
1. 一种高功率密度PEMFC电堆专用极板制造方法，其特征在于，包括如下步骤： (1) 制胚:将碳纤维短纤放入分散液中配置成分散浆液，使用抄纸机抄造成0.3~0.5mm 厚的碳纤维毡，干燥后收卷、待用； (2) 浸渍:将热固性树脂、碳粉或石墨粉、造孔剂、增强剂DH-4按重量份数混合搅拌配置 成浸渍液，其中热固性树脂35~60份、碳粉或石墨粉45~65份、造孔剂0.5~1.5份、增强剂DH-4 1.5~2.5份，将步骤（1)制成的碳纤维毡放置在浸渍液中10~15min，捞出沥干，在70~120 °C条 件下真空预固化30min，收卷、待用； (3) 裁片:使用裁切设备将步骤(2)预固化后的浸渍碳纤维毡裁切成片、待用； (4) 成型：将步骤(3)裁切成片的碳纤维毡层叠放在模具中进行模压，模压成型后形成 一面具有气体流场面、一面具有平板面的专用极板，层叠的层数根据专用极板的厚度设置； (5) 石墨化:将模压成型的专用极板进行高温石墨化处理，石墨化条件为：纯氩气保护 氛围内、高温1800~2300 °C; (6 )疏水:将石墨化后的专用极板放入20wt%~50wt%的PTFE溶液中浸泡，沥干后，在300~ 400 °C下灼烧疏水处理，完成后冷却，得到疏水处理后的专用极板； (7)涂覆:将疏水处理后的专用极板放在涂布机上，在专用极板的平板面上涂布一层导 电缓冲层。2. 根据权利要求1所述的高功率密度PEMFC电堆专用极板制造方法，其特征在于:所述 碳纤维短纤为T300~T1000碳纤维中一种、短纤长度为3~8 mm;所述分散液米用5000ml水与5 ~15g分散剂配比搅拌溶解而成。3. 根据权利要求2所述的高功率密度PEMFC电堆专用极板制造方法，其特征在于:所述 碳纤维短纤长度为5 mm，所述分散液采用5000ml水与10g聚丙烯酰胺搅拌溶解而成。4. 根据权利要求1所述的高功率密度PEMFC电堆专用极板制造方法，其特征在于:所述 浸渍液采用热固性树脂、石墨粉或碳粉、造孔剂、增强剂DH-4按重量份数比44:53:1:2混合 搅拌配置而成。5. 根据权利要求1或4所述的高功率密度PEMFC电堆专用极板制造方法，其特征在于:所 述热固性树脂为酚醛树脂、环氧树脂、乙烯基类、丙稀酸类树脂或聚酯树脂中一种或几种的 混合物;所述碳粉为XC-72、科琴黑、中间相碳微球、碳纳米管中一种或几种的混合物;所述 碳粉或石墨粉的粒径为1000~15000目。6. 根据权利要求1所述的高功率密度PEMFC电堆专用极板制造方法，其特征在于:所述 步骤(5)石墨化完成后的专用极板厚度为0.6~3 mm，孔隙率为55%~85%，孔径为0.2~5μπι。7. 根据权利要求1所述的高功率密度PEMFC电堆专用极板的制造方法，其特征在于:所 述步骤(4)中气体流场包括阴极极板流场和阳极极板流场两种。8. 根据权利要求7所述的高功率密度PEMFC电堆专用极板制造方法，其特征在于:所述 阴极极板流场的流道深度为0.5~2 _，阳极极板流场的流道深度为0.3~1 _。9. 根据权利要求1所述的高功率密度PEMFC电堆专用极板制造方法，其特征在于:所述 气体流场的形状包括蛇形流场、直流场、混合流场、点状流场。10. 根据权利要求1所述的高功率密度PEMFC电堆专用极板制造方法，其特征在于:所述 步骤(7)中导电缓冲层的厚度为10-100 μπι。
【专利摘要】本发明公开一种高功率密度PEMFC电堆专用极板制造方法，包括如下步骤：将碳纤维短纤放入分散液中使用抄纸机抄造成0.3~0.5mm厚的碳纤维毡；将热固性树脂、碳粉或石墨粉、造孔剂、增强剂DH-4按重量份数混合搅拌配置成浸渍液，将碳纤维毡放置在浸渍液中10~15min，真空预固化；使用裁切设备将浸渍碳纤维毡裁切成片；模压形成一面具有气体流场面、一面具有平板面的极板；高温石墨化处理；放入PTFE溶液中浸泡，沥干后在进行灼烧疏水处理；在极板的平板面上涂布导电缓冲层。本发明采用新配方、工艺制备的专用极板，表面压制出流场，代替传统的双极板和气体扩散层，即可对进入燃料电池电堆内部的气体进行分布，无需设置双极板，具有轻质、紧凑、高效的优点。
【IPC分类】H01M8/026, H01M4/88, H01M4/86
【公开号】CN105576255
【申请号】CN201510939627
【发明人】程立明, 魏广科
【申请人】江苏绿遥燃料电池系统制造有限公司
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年12月15日