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【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池极板制备,具体涉及一种高性能柔性石墨双极板及其制备方法。
技术介绍
1、氢燃料电池能量转化率高,污染小。双极板是氢燃料电池的重要组成部件,其作用主要体现在隔离与分配氧化剂和燃料、传导电流、支撑膜电极、调节电堆内部温度等,需要满足导电、抗弯强度、耐腐蚀等方面的性能要求。为了满足氢燃料电池的工作需求,双极板必须具有良好的气密性、导电性与耐腐蚀性、以及较好的导热性以及机械性能。
2、目前,双极板的主要类型主要有三种:石墨双极板、金属双极板和复合材料双极板,具体如下:
3、石墨双极板,石墨较脆且易碎,可通过cnc加工出特定的流场和形状,虽然具备良好的力学性能和气密性,但加工时间较长,且质量难以保证,无法大规模量产,对设备的要求很高,成本难以控制。
4、金属双极板的导电及力学性能比较好,但由于质子交换膜燃料电池(pemfc)内部的电解质溶液呈酸性,金属的耐腐蚀能力较差易使催化剂发生中毒,导致燃料电池的性能和寿命显著下降,而且金属双极板表面处理工艺较为复杂且成本较高。
5、石墨基复合材料是由石墨等材料作为基体或增强体,通过复合工艺组合而成的材料,其制备的双极板相较于其他材料的双极板,可同时兼具耐腐蚀性能、导电性、导热性及气密性,虽能够达到燃料电池标准的最低要求,但是,力学性能和气密性仍较差,不能适应市场需求。复合工艺的关键是石墨基复合粉末与树脂很难混合均匀,而其均匀性对最终制备的石墨复合材料双极板的综合性能具有决定性的作用。
6、综上,现有技术的石墨双极板难以在满
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种高性能柔性石墨双极板及其制备方法,以解决现有技术中的石墨双极板难以在满足高要求的性能(如导电性、导热性和气密性)的前提下,同时还能够较为容易制备且能够批量生产,且对双极板的力学性能还能够有进一步的提升的要求的技术问题。
2、为解决上述技术问题,本专利技术具体提供下述技术方案:
3、本专利技术第一方面,提供了一种高性能柔性石墨双极板制备方法,包括以下步骤:
4、在两层柔性石墨板之间放置至少一层碳纤维网,将整体模压成形以制作成极板基板;
5、将所述极板基板通过树脂溶液进行浸渍处理,以填充模压后极板基板的孔隙;
6、后进行固化烘干处理,以得到单极板成品;
7、取两块处理后的所述单极板成品进行粘贴,以得到双极板成品。
8、进一步地,所述柔性石墨板的密度为0.1-0.5g/cm3,厚度为2-10mm。
9、进一步地,所述模压为真空模压;
10、所述碳纤维网的网格为边长5-30mm的正方形网格。
11、进一步地,所述碳纤维网选用表面进行改性处理后的碳纤维网,表面进行改性处理的方法包括:
12、将碳纤维网浸入树脂溶液中,以使得树脂材料包覆在所述碳纤维网的表面,后固化烘干以在所述碳纤维网的表面形成树脂层。
13、进一步地,用于处理碳纤维网的树脂溶液为以二甲基亚砜作为溶剂,聚丙烯为树脂基料配置而成的树脂溶液。
14、进一步地,所述用于处理碳纤维网的树脂溶液中树脂基料的含量为8~12wt.%。
15、进一步地,在极板基板进行固化烘干处理前,还包括对极板基板表面的树脂进行清洗的工序。
16、进一步地,通过模压成形的极板基板的密度为0.7-1.0g/cm3。
17、进一步地,所述极板基板进行固化的温度为80-120℃,固化的时间为30-120min;
18、两块极板基板之间采用环氧树脂粘贴,在粘贴后进行固化处理,固化的温度为80-120℃,固化的时间为30-120min。
19、本专利技术第二方面,提供了一种高性能柔性石墨双极板,由上述制备方法制取获得。
20、本专利技术与现有技术相比较具有如下有益效果:
21、本专利技术主要采用柔性石墨板和碳纤维网作为基料,并通过模压成形的方式制备成品,能够充分结合碳纤维网的力学性能,使柔性石墨板与的碳纤维网的结合非常紧密,气密性好,并在柔性石墨板之间能够形成导电网络结构,大幅度提高了导电率,且具备高性能的抗弯能力和柔韧性,有利于电堆组装。
22、由于其结构特点,能够采用模压成形的方式,适合批量化生产。
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1.一种高性能柔性石墨双极板制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种高性能柔性石墨双极板制备方法,其特征在于,所述柔性石墨板的密度为0.1-0.5g/cm3,厚度为2-10mm。
3.根据权利要求1所述的一种高性能柔性石墨双极板制备方法,其特征在于,所述模压为真空模压;所述碳纤维网的网格为边长5-30mm的正方形网格。
4.根据权利要求1所述的一种高性能柔性石墨双极板制备方法,其特征在于,
5.根据权利要求4所述的一种高性能柔性石墨双极板制备方法,其特征在于,
6.根据权利要求5所述的一种高性能柔性石墨双极板制备方法,其特征在于,
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9.根据权利要求1所述的一种高性能柔性石墨双极板制备方法,其特征在于,
10.一种高性能柔性石墨双极板,其特征在于,由权利
...【技术特征摘要】
1.一种高性能柔性石墨双极板制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种高性能柔性石墨双极板制备方法,其特征在于,所述柔性石墨板的密度为0.1-0.5g/cm3,厚度为2-10mm。
3.根据权利要求1所述的一种高性能柔性石墨双极板制备方法,其特征在于,所述模压为真空模压;所述碳纤维网的网格为边长5-30mm的正方形网格。
4.根据权利要求1所述的一种高性能柔性石墨双极板制备方法,其特征在于,
5.根据权利要求4所述的一种高性能柔性石墨双极板...
【专利技术属性】
技术研发人员:翟月雯,康启平,姜超,羊浩,吴鉴喆,
申请(专利权)人:中国机械总院集团北京机电研究所有限公司,
类型:发明
国别省市:
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