一种孔径梯度分布的水传输板及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种孔径梯度分布的水传输板及其制备方法。该水传输板由2层及以上的碳层堆叠而成，且这些堆叠的碳层平均孔径为从多孔碳板一侧到另一侧平均孔径从大到小或从小到大分布的结构。该方法是将造孔剂、导电石墨粉、导电碳纤维和树脂粘结剂混合均匀后导入模具中进行热压处理得到多孔碳板，再将多孔碳板进行高温石墨化处理和亲水化处理即得亲水多孔石墨水传输板。本发明专利技术可通过调节造孔剂的加入类型、加入量和加入次数分别调控石墨板的孔径、孔隙率和平均孔结构梯度数。所制备的亲水多孔石墨水传输板可为平均孔径多级梯度分布结构。

Water transmission plate with pore size gradient distribution and preparation method thereof

The invention discloses a water transmission plate with an aperture gradient distribution and a preparation method thereof. The water transport plate is stacked with carbon layers of 2 layers and above, and the average pore diameter of the stacked carbon layers is from the porous carbon plate side to the other side, and the average pore size is from big to small or from small to large. The pore forming agent, conductive graphite powder, conductive carbon fiber and resin binder are mixed evenly into the mould to be thermally treated to obtain the porous carbon plate, then the porous carbon plate processing and hydrophilic treatment of graphite is hydrophilic porous stone ink transfer plate. The invention can adjust the pore size, porosity and average pore structure ladder number of the graphite plate by adjusting the adding type, adding amount and adding times of the pore forming agent. The prepared porous porous ink transmission plate has an average pore diameter and a multi gradient distribution structure.

【技术实现步骤摘要】
一种孔径梯度分布的水传输板及其制备方法
本专利技术涉及燃料电池
，属于燃料电池多孔双极板的制备方法，具体为一种质子交换膜燃料电池用亲水多孔石墨水传输板及其制备方法。
技术介绍
质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有比功率与比能量高、室温快速启动、对环境无污染等突出优点，是目前很有希望应用于便携式电源、电动汽车、无人机、水下潜器等的动力电源。目前，PEMFC研究的主要目标是降低系统成本和提高电池性能和稳定性。而合适的水管理对于实现PEMFCs的性能最优化和稳定性发挥着至关重要的作用。在电池运行过程中，氢气会还原生成氢离子，其中氢离子会带着阳极侧的水通过电渗透作用到达阴极，并在阴极与电子、氧气发生电化学反应，生成液态水。因氢离子会携带水分子，所以阳极侧需要补充水来防止质子交换膜的干燥。而如果聚集在阴极侧的水没有及时排出，就会造成电池水淹，进而阻止并抑制氧气到达催化活性位点表面，影响电池的性能，严重情况下导致电池反极。所以为了维持电池性能和稳定性，就要保持电池内的水平衡：既要保持膜的良好润湿，又要及时移走催化层和扩散层内多余的液态水。因此研究如何保持合适的电池水平衡，具有非常重要的意义本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种平均孔径梯度分布的水传输板，其特征在于：由2层或3层以上的碳层堆叠而成，这些堆叠的碳层平均孔径为从多孔碳板一侧到另一侧平均孔径从大到小或从小到大分布的结构。

【技术特征摘要】
1.一种平均孔径梯度分布的水传输板，其特征在于：由2层或3层以上的碳层堆叠而成，这些堆叠的碳层平均孔径为从多孔碳板一侧到另一侧平均孔径从大到小或从小到大分布的结构。2.根据权利要求1所述的水传输板，其特征在于：所述水传输板平面电阻率为1-5mΩcm，弯曲强度为5-50MP，透水压为0-0.03MPa，泡点为0.05-0.2MPa，接触角为5°-85°，厚度为0.5-7mm，平均孔径为0.1-20μm，孔隙率为5％-50％，以水传输板所有的孔为基准，亲水孔比例为50％-100％。3.一种权利要求1或2所述的的水传输板的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将造孔剂、导电石墨粉、导电碳纤维和树脂粘结剂混合均匀后置于模具中，改变造孔剂的种类或者添加量并重复上述步骤，其中重复次数为n次(n≥0，n为整数)，将模具中的粉末进行热压成形处理，除去造孔剂即得多孔碳板；(2)将热压形成的多孔碳板通过高温石墨化处理得多孔石墨板；(3)将多孔石墨板置于钛酸丁酯溶液中，进行在真空度为0.02-0.1MPa下抽真空处理10-60min，然后取出烘干，最后置于马弗炉中400-500℃高温焙烧处理2-5h。4.根据权利要求3所述的水传输板的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述造孔剂、导电石墨粉、增强纤维和粘结剂树脂的比例为5-30wt％:50-75...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵志刚，郭晓倩，王志强，曾亚超，瞿丽娟，衣宝廉，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21