用于質(zhì)子交換膜燃料電池超導(dǎo)復(fù)合石墨雙極板的制備方法
【專(zhuān)利摘要】用于質(zhì)子交換膜燃料電池超導(dǎo)復(fù)合石墨雙極板的制備方法，包括以下步驟：第一步：按照質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將1.2~1.5份超導(dǎo)纖維、20~25份膨脹石墨依次加入200~220份去離子水中分散均勻，得懸浮液；第二步：將高分子有機(jī)粘結(jié)劑滴加至步驟一所得懸浮液中，待粘度為20000~21000CPS時(shí)，將所得混合料流延至磨具中進(jìn)行模壓，待壓力達(dá)到150~180時(shí)，保壓5~15分鐘脫模即得，本發(fā)明利用超導(dǎo)纖維、膨脹石墨與高分子有機(jī)粘結(jié)劑在常溫下直接壓合形成雙極板，該方法穩(wěn)定性良好且具有優(yōu)異的重現(xiàn)性；本發(fā)明方法制得的雙極板電導(dǎo)率高，硬度高，耐壓且耐酸腐蝕。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于質(zhì)子交換膜燃料電池超導(dǎo)復(fù)合石墨雙極板的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于質(zhì)子交換膜燃料電池領(lǐng)域，具體涉及一種用于質(zhì)子交換膜燃料電池超 導(dǎo)復(fù)合石墨雙極板的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 質(zhì)子交換膜燃料電池是當(dāng)前國(guó)際研究非常熱門(mén)的新型能源之一，由于其雙極板 通常采用價(jià)格高昂的電碳碳板經(jīng)打磨與雕刻而成，致使雙極板的價(jià)格占據(jù)整個(gè)電池總價(jià) 609Γ80%。開(kāi)發(fā)低價(jià)、超導(dǎo)的新型石墨雙極板是降低該電池成本的關(guān)鍵點(diǎn)之一。
[0003] 目前有關(guān)質(zhì)子交換膜燃料電池的復(fù)合石墨雙極板的而研究頗多，但是仍存在以下 不足：第一、內(nèi)電阻大，由于參雜了 5~30%的常用不導(dǎo)電的高分子有機(jī)粘結(jié)劑，在不同程度 上引起電子傳遞不暢通，導(dǎo)致雙夾板的電阻很大；第二、產(chǎn)生熱量高，質(zhì)子燃料電池是低壓 高電流放電，由于雙極板的內(nèi)電阻很大，必然會(huì)在放電過(guò)程中產(chǎn)生大量的熱而引起質(zhì)子燃 料電池的MEA失水過(guò)多；第三抗壓能力不足，一般性的高分子有機(jī)粘結(jié)劑制備的雙極板在 使用過(guò)程中產(chǎn)熱量高，長(zhǎng)期使用引起這些高分子加速老化，導(dǎo)致碳板易裂，使抗壓能力下 降； 本發(fā)明利用超導(dǎo)纖維、膨脹石墨與高分子有機(jī)粘結(jié)劑在常溫下直接壓合形成雙極板且 所得雙極板具有優(yōu)異的耐壓和硬度高等性能，目前現(xiàn)有技術(shù)尚未發(fā)現(xiàn)采用相關(guān)原材料經(jīng)該 方法制得成本低廉且性能優(yōu)異的用于質(zhì)子交換膜燃料電池的超導(dǎo)復(fù)合石墨雙極板。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 解決的技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提出一種用于質(zhì)子交換膜燃料電 池超導(dǎo)復(fù)合石墨雙極板的制備方法，該制備方法簡(jiǎn)單易行且具有良好的重現(xiàn)性。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案： 用于質(zhì)子交換膜燃料電池超導(dǎo)復(fù)合石墨雙極板的制備方法，包括以下步驟： 第一步：按照質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將1. 2?1. 5份超導(dǎo)纖維、2(Γ25份膨脹石墨依次加入20(Γ220 份去離子水中分散均勻，得懸浮液； 第二步：將高分子有機(jī)粘結(jié)劑滴加至步驟一所得懸浮液中，待粘度為2000(T21000CPS 時(shí)，將所得混合料流延至磨具中進(jìn)行模壓，待壓力達(dá)到15(Γ180時(shí)，保壓5~15分鐘脫模即 得。
[0006] 步驟一所述超導(dǎo)纖維為PAN基碳纖維或再聚合成纖維。
[0007] 所述再聚合成纖維為聚丙烯腈基碳纖維、粘膠基碳纖維或浙青基碳纖維中的一 種。
[0008] 所述高分子有機(jī)粘結(jié)劑為聚吡咯或聚噻吩。
[0009] 所述步驟二將高分子有機(jī)粘結(jié)劑以1~1. 2ml/min的速度滴加至步驟一所得懸浮 液中。
[0010] 有益效果 第一，本發(fā)明利用超導(dǎo)纖維、膨脹石墨與高分子有機(jī)粘結(jié)劑在常溫下直接壓合形成雙 極板，該方法穩(wěn)定性良好且具有優(yōu)異的重現(xiàn)性； 第二，本發(fā)明制備方法一方面避免使用高昂的電碳石墨板，極大降低了原物料成本，省 去使用大型石墨打磨機(jī)與雕刻機(jī)，而且生產(chǎn)過(guò)程中密封無(wú)粉塵污染，對(duì)人體與環(huán)境友好；另 一方面，通過(guò)常溫高壓直接固化形成雙極板省去了機(jī)械加工復(fù)雜步驟，有效提升了工藝的 精密度與重現(xiàn)性且降低了生產(chǎn)成本； 第三，本發(fā)明方法制得的雙極板電導(dǎo)率高，硬度高，耐壓且耐酸腐蝕。

【具體實(shí)施方式】
[0011] 本發(fā)明中所用的超導(dǎo)纖維為PAN基碳纖維，聚丙烯腈基碳纖維，粘膠基碳纖維以 及浙青基碳纖維等類(lèi)型的超導(dǎo)纖維。超導(dǎo)纖維具有導(dǎo)電率、高抗拉能力以及結(jié)構(gòu)能力強(qiáng)等 優(yōu)點(diǎn)；本發(fā)明所用膨脹石墨購(gòu)買(mǎi)自青島星遠(yuǎn)公司，其碳含量彡99. 95%。
[0012] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0013] 實(shí)施例1 用于質(zhì)子交換膜燃料電池超導(dǎo)復(fù)合石墨雙極板的制備方法，其特征在于，包括以下步 驟： 第一步：按照質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將1. 2份PAN基碳纖維、20份膨脹石墨依次加入200份去離 子水中分散均勻，得懸浮液； 第二步：將聚吡咯以lml/min的速度滴加至步驟一所得懸浮液中，待粘度為 2000(T21000CPS時(shí)，將所得混合料流延至磨具中進(jìn)行模壓，待壓力達(dá)到150MPa時(shí)，保壓 15min脫模即得。
[0014] 實(shí)施例2 用于質(zhì)子交換膜燃料電池超導(dǎo)復(fù)合石墨雙極板的制備方法，其特征在于，包括以下步 驟： 第一步：按照質(zhì)量份數(shù)計(jì)，依次將1. 5份聚丙烯腈基碳纖維、25份膨脹石墨依次加入 220份去離子水中分散均勻，得懸浮液； 第二步：將聚噻吩以1.2ml/min的速度滴加至步驟一所得懸浮液中，待粘度為 2000(T21000CPS時(shí)，將所得混合料流延至磨具中進(jìn)行模壓，待壓力達(dá)到180MPa時(shí)，保壓 5min脫模即得。
[0015] 實(shí)施例3 用于質(zhì)子交換膜燃料電池超導(dǎo)復(fù)合石墨雙極板的制備方法，其特征在于，包括以下步 驟： 第一步：按照質(zhì)量份數(shù)計(jì)，依次將1. 3份粘膠基碳纖維、22份膨脹石墨依次加入210份 去離子水中分散均勻，得懸浮液； 第二步：將聚噻吩以1. lml/min的速度滴加至步驟一所得懸浮液中，待粘度為 2000(T21000CPS時(shí)，將所得混合料流延至磨具中進(jìn)行模壓，待壓力達(dá)到160MPa時(shí)，保壓 lOmin脫模即得。
[0016] 實(shí)施例4 用于質(zhì)子交換膜燃料電池超導(dǎo)復(fù)合石墨雙極板的制備方法，其特征在于，包括以下步 驟： 第一步：按照質(zhì)量份數(shù)計(jì)，依次將1. 4份浙青基碳纖維、23份膨脹石墨依次加入215份 去離子水中分散均勻，得懸浮液； 第二步：將聚吡咯以1.2ml/min的速度滴加至步驟一所得懸浮液中，待粘度為 2000(T21000CPS時(shí)，將所得混合料流延至磨具中進(jìn)行模壓，待壓力達(dá)到160MPa時(shí)，保壓 12min脫模即得。
[0017] 實(shí)施例5 用于質(zhì)子交換膜燃料電池超導(dǎo)復(fù)合石墨雙極板的制備方法，其特征在于，包括以下步 驟： 第一步：按照質(zhì)量份數(shù)計(jì)，依次將1. 3份聚丙烯腈基碳纖維、22份膨脹石墨依次加入 210份去離子水中分散均勻，得懸浮液； 第二步：將聚噻吩以1. lml/min的速度滴加至步驟一所得懸浮液中，待粘度為 2000(T21000CPS時(shí)，將所得混合料流延至磨具中進(jìn)行模壓，待壓力達(dá)到180MPa時(shí)，保壓 lOmin脫模即得。
[0018] 將實(shí)施例1飛制得的雙極板與市面上現(xiàn)有的雙極板進(jìn)行性能比較，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)下 表1 : 表1雙極板的性能測(cè)試結(jié)果
【權(quán)利要求】
1. 用于質(zhì)子交換膜燃料電池超導(dǎo)復(fù)合石墨雙極板的制備方法，其特征在于，包括以下 步驟： 第一步：按照質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將1. 2?1. 5份超導(dǎo)纖維、2(Γ25份膨脹石墨依次加入20(Γ220 份去離子水中分散均勻，得懸浮液； 第二步：將高分子有機(jī)粘結(jié)劑滴加至步驟一所得懸浮液中，待粘度為2000(T21000CPS 時(shí)，將所得混合料流延至磨具中進(jìn)行模壓，待壓力達(dá)到15(Tl80MPa時(shí)，保壓5~15min脫模即 得。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于質(zhì)子交換膜燃料電池超導(dǎo)復(fù)合石墨雙極板的制備方法， 其特征在于，步驟一所述超導(dǎo)纖維為PAN基碳纖維或再聚合成纖維。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于質(zhì)子交換膜燃料電池超導(dǎo)復(fù)合石墨雙極板的制備方法， 其特征在于，所述再聚合成纖維為聚丙烯腈基碳纖維、粘膠基碳纖維或浙青基碳纖維中的 一種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于質(zhì)子交換膜燃料電池超導(dǎo)復(fù)合石墨雙極板的制備方法， 其特征在于，所述高分子有機(jī)粘結(jié)劑為聚吡咯或聚噻吩。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于質(zhì)子交換膜燃料電池超導(dǎo)復(fù)合石墨雙極板的制備方法， 其特征在于，所述步驟二將高分子有機(jī)粘結(jié)劑以1~1. 2ml/min的速度滴加至步驟一所得懸 浮液中。
【文檔編號(hào)】H01M8/02GK104091957SQ201410331958
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月11日
【發(fā)明者】王紀(jì)忠, 孫晨, 王靖, 劉歡, 田小花, 張晶 申請(qǐng)人:江蘇超潔綠色能源科技有限公司