本发明属于燃料电池,尤其涉及一种燃料电池石墨复合双极板及其制备方法。
背景技术:
1、双极板是燃料电池电堆内的核心部件,其主要用于分隔和阻绝气体、支撑电堆、收集电子、散热等作用。通过设计的流场能有效均匀气体燃料和冷却液的分布。
2、目前市面上主要有金属双极板和石墨双极板,金属双极板优势在于厚度薄,强度高;石墨双极板优势在于耐腐蚀寿命长。
3、石墨复合双极板厚度普遍较厚,强度低,严重限制了电堆的体积功率密度的进一步提高。
技术实现思路
1、本发明实施例提供一种燃料电池石墨复合双极板及其制备方法,旨在解决石墨复合双极板厚度较厚、且强度低的问题。通过本发明制备方法获得的燃料电池石墨复合双极板能够降低复合双极板厚度、且增强复合双极板强度。
2、本发明的技术方案是这样实现的:
3、一种燃料电池石墨复合双极板的制备方法,包括如下步骤:
4、s01:将石墨导电物分散在树脂溶液中,获得树脂石墨分散液;
5、s02:将树脂石墨分散液倒进模具中;
6、s03:用压机进行压制成型;
7、s04:将步骤s03中成型后的样品在惰性气体环境进行碳化;
8、s05:将步骤s04中碳化后的样品进行浸渍、清洗、固化;
9、s06:将步骤s05中固化后的样品进行后处理,获得燃料电池石墨复合双极板。
10、步骤s01中,
11、所述导电物为粉体、块状、浆料、膏状、片状中的一种或至少两种的混合物;所述石墨导电物为膨胀石墨、微晶石墨、鳞片石墨、天然石墨、人造石墨或中间相碳微球、石墨烯、碳纳米管、炭黑中的一种或至少两种的混合物。
12、所述树脂为聚氨酯、环氧树脂、酚醛树脂、苯并恶嗪、双马来酰亚胺、聚酰亚胺、聚砜、聚苯硫醚、聚醚砜、不饱和聚酯、聚酰胺、聚醚醚酮、聚碳酸酯或聚醚酮中的一种或至少两种以上的混合物。
13、所述树脂溶液中的溶剂为乙醇,甲醇,乙二醇,丁醇,水,nmp或苯类溶剂中的至少一种。
14、所述石墨导电物与树脂的用量比值为1wt%:2-4wt%,以树脂石墨分散液的重量为100%计。
15、步骤s02中,
16、所述树脂石墨分散液的用量根据燃料电池石墨复合双极板的大小来确定,优选为30-60g。
17、所述模具为预热至100-110℃的模具。
18、步骤s03中,
19、所述压制的方式为热压制程,所述热压制程具体为:热压时在100-110℃预热的模具中进行,压制过程可以选择抽真空或不抽真空。
20、所述压制的压强为0.1-80mpa,保压时间为8-12min。
21、步骤s04中,
22、所述碳化的条件为碳化温度200-1300℃,碳化时间10min-180min。
23、所述惰性气体环境为氩气、氦气或氖气环境中的至少一种。
24、步骤s05中,
25、所述浸渍用的树脂为丙烯酸树脂、酚醛树脂、环氧树脂或双马来酰亚胺中的至少一种。
26、所述浸渍的条件为在真空中浸渍20-40min。
27、步骤s06中,
28、所述后处理为边缘修整等相关后处理步骤。
29、一种燃料电池石墨复合双极板由上述制备方法获得。制备获得的燃料电池石墨复合双极板的厚度达到0.58mm以下,抗弯强达到45mpa以上。
30、本发明的技术方案与现有技术相比具有以下有益效果:
31、本发明制备获得的燃料电池石墨复合双极板可以显著减小双极板的厚度,厚度达到0.58mm以下,且可以显着提高复合石墨双极板机械强度,抗弯强达到45mpa以上。
1.一种燃料电池石墨复合双极板的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述的燃料电池石墨复合双极板的制备方法,其特征在于:步骤s01中,所述导电物为粉体、块状、浆料、膏状、片状中的一种或至少两种的混合物;所述石墨导电物为膨胀石墨、微晶石墨、鳞片石墨、天然石墨、人造石墨或中间相碳微球、石墨烯、碳纳米管、炭黑中的一种或至少两种的混合物。
3.根据权利要求1所述的燃料电池石墨复合双极板的制备方法,其特征在于:步骤s01中,所述树脂为聚氨酯、环氧树脂、酚醛树脂、苯并恶嗪、双马来酰亚胺、聚酰亚胺、聚砜、聚苯硫醚、聚醚砜、不饱和聚酯、聚酰胺、聚醚醚酮、聚碳酸酯或聚醚酮中的一种或至少两种以上的混合物;
4.根据权利要求1所述的燃料电池石墨复合双极板的制备方法,其特征在于:所述石墨导电物与树脂的用量比值为1wt%:2-4wt%,以树脂石墨分散液的重量为100%计。
5.根据权利要求1所述的燃料电池石墨复合双极板的制备方法,其特征在于:步骤s02中,所述模具为预热至100-110℃的模具。
6.根据权利要求1所述的燃料电池石墨复合双极板的制备方法,其特征在于:步骤s03中,所述压制的方式为热压制程,所述热压制程具体为:热压时在100-110℃预热的模具中进行,压制过程选择抽真空或不抽真空;
7.根据权利要求1所述的燃料电池石墨复合双极板的制备方法,其特征在于:步骤s04中,所述碳化的条件为碳化温度200-1300℃,碳化时间10min-180min。
8.根据权利要求1所述的燃料电池石墨复合双极板的制备方法,其特征在于:步骤s05中,所述浸渍用的树脂为丙烯酸树脂、酚醛树脂、环氧树脂或双马来酰亚胺中的至少一种;
9.根据权利要求1所述的燃料电池石墨复合双极板的制备方法,其特征在于:步骤s06中,所述后处理为边缘修整处理步骤。
10.一种燃料电池石墨复合双极板由权利要求1-9任一项所述的制备方法获得。