一种石墨烯色浆及其制备方法和在燃料电池中的应用技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯色浆，包括以下重量份数的原料：石墨烯10‑18份、分散剂1‑10份、稳定剂3‑5份、助溶剂5‑10份、消泡剂1‑3份、水8‑28份；采用上述原料制备石墨烯色浆的步骤：将水，分散剂，稳定剂，助溶剂加入到高速剪切研磨机中，进行预处理10‑15min得到物料A；将石墨烯加入到物料A中搅拌获得物料B；将消泡剂加入到步骤(3)中的物料B中搅拌，即可得到石墨烯色浆。本发明专利技术中采用石墨烯为主要原料制备的石墨烯色浆应用在燃料电池中不会出现团聚，分散不均匀的情况。

A Graphene Colour Paste and Its Preparation Method and Application in Fuel Cells

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯色浆及其制备方法和在燃料电池中的应用
本专利技术涉及石墨烯材料
，更具体的说是涉及一种石墨烯色浆及其制备方法和在燃料电池中的应用。
技术介绍
随着煤、石油等化石能源的日益枯竭，人类社会正面临着越来越严重的能源危机，在使用化石能源的过程中，所产生的硫化物、氮氧化物以及碳氧化物等污染气体已经给环境带来了巨大的破坏。燃料电池作为一种可再生、清洁无污染的新型能源正受到越来越多的关注。作为燃料电池最重要组件之一的催化剂密切关系到燃料电池的性能指标，一直以来都是燃料电池和催化剂科研工作者的研究重点。目前，燃料电池的载体一般都是选择导电性好、比表面积高的碳质材料，如石墨、炭黑、碳纳米管等；用石墨烯作为燃料电池催化剂的载体，具有更好的应用前景。但是，虽然石墨烯被用于燃料电池的载体材料，但是由于石墨烯价格昂贵，原料成本高，不适合连续化大规模生产，而且容易与纳米颗粒发生团聚，造成电解质中的石墨烯分散不均匀，降低电子的输运特性，而且贵金属铂、金材料的使用会进一步增加成本，不利于燃料电池的大规模应用。再者，纳米金属铁、钴、镍的使用，非常容易造成催化剂中毒，失去催化活性，催化稳定性差是严重制约应用的主要原因。因此，如何提供一种开发低成本、规模化地制备应用于燃料电池的石墨烯色浆是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种能够规模化生产的应用于燃料电池中的石墨烯色浆。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种石墨烯色浆，包括以下重量份数的原料：石墨烯10-18份、分散剂1-10份、稳定剂3-5份、助溶剂5-10份、消泡剂1-3份、水8-28份。本专利技术中的有益效果为：本专利技术中采用石墨烯为主要原料制备的石墨烯色浆应用于燃料电池，克服了现有技术中将石墨烯作为原料直接用于燃料电池中造成的原料成本昂贵，且采用本专利技术中的原料制备的色浆在燃料电池中的分散均匀不会出现团聚。优选地，包括以下重量份数的原料：石墨烯14-16份、分散剂4-8份、稳定剂4-5份、助溶剂6-8份、消泡剂1-3份、水15-24份。优选地，所述分散剂包括聚丙烯酸铵盐、聚丙烯酸钠盐、亚甲基双甲萘磺酸钠、酚醛聚氧乙烯醚、聚氧乙烯醚、聚丙烯酸酯、聚己二酸乙二醇酯、聚乙二醇400中的任意一种或任意几种的混合物。优选地，所述稳定剂包括邻苯二甲酸酯、柠檬酸酯、聚乙烯蜡、单甘酯和季戊四醇酯的任意一种或任意几种的混合物。优选地，所述助溶剂为乙醇、甘油、丁醇、醋酸乙酯、醋酸丁酯等中的一种或多种。优选地，所述消泡剂为聚硅氧烷和/或聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚。优选地，所述石墨烯为100-150目的石墨烯粉末。本专利技术中还公开了一种石墨烯色浆的制备方法，包括以下步骤：步骤(1)：按照一种石墨烯色浆称取各原料；步骤(2)：将水，分散剂，稳定剂，助溶剂加入到高速剪切研磨机中，进行预处理10-15min得到物料A；步骤(3)：将石墨烯加入到步骤(2)中的物料A中搅拌获得物料B；步骤(4)：将消泡剂加入到步骤(3)中的物料B中搅拌，即可得到石墨烯色浆。优选地，步骤(3)中所述搅拌时间为12-15min，搅拌温度为45-50℃。本专利技术还提供了一种石墨烯色浆在燃料电池中的应用。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种石墨烯色浆及其制备方法和在燃料电池中的应用，本专利技术中采用石墨烯为主要原料制备的石墨烯色浆应用在燃料电池中不会出现团聚，分散不均匀的情况；采用上述制备方法制备的石墨烯色浆不仅确保了石墨烯的晶格结构完整，且工艺简单能够适用于规模化生产，还保证了石墨烯的电导率。具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例中的石墨烯采用100目的石墨烯粉末。实施例1石墨烯色浆：石墨烯粉末10g、聚丙烯酸钠盐1g、柠檬酸酯3g、丁醇4g、聚硅氧烷1g、水8g。采用上述原料的石墨烯色浆制备方法：步骤(1)：称取上述各原料；步骤(2)：将水、聚丙烯酸钠盐、柠檬酸酯、丁醇加入到高速剪切研磨机中，进行预处理10min得到物料A；步骤(3)：将石墨烯粉末加入到步骤(2)中的物料A中在40℃下搅拌15min获得物料B；步骤(4)：将聚硅氧烷加入到步骤(3)中的物料B中搅拌10min，即可得到石墨烯色浆。实施例2石墨烯色浆：石墨烯粉末18g、聚乙二醇40010g、单甘酯5g、醋酸丁酯10g、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚3g、水28g。采用上述原料的石墨烯色浆制备方法：步骤(1)：称取上述各原料；步骤(2)：将水、聚乙二醇400、单甘酯、醋酸丁酯加入到高速剪切研磨机中，进行预处理10min得到物料A；步骤(3)：将石墨烯粉末加入到步骤(2)中的物料A中在40℃下搅拌15min获得物料B；步骤(4)：将聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚加入到步骤(3)中的物料B中搅拌10min，即可得到石墨烯色浆。实施例3石墨烯色浆：石墨烯粉末14g、聚丙烯酸酯5g、聚乙烯蜡4g、醋酸丁酯7g、聚硅氧烷2g、水18g。采用上述原料的石墨烯色浆制备方法：步骤(1)：称取上述各原料；步骤(2)：将水、聚丙烯酸酯、聚乙烯蜡、醋酸丁酯加入到高速剪切研磨机中，进行预处理10min得到物料A；步骤(3)：将石墨烯粉末加入到步骤(2)中的物料A中在40℃下搅拌15min获得物料B；步骤(4)：将聚硅氧烷加入到步骤(3)中的物料B中搅拌10min，即可得到石墨烯色浆。实施例4石墨烯色浆：石墨烯粉末14g、亚甲基双甲萘磺酸钠1g、酚醛聚氧乙烯醚3g、柠檬酸酯2g、聚乙烯蜡2g、醋酸乙酯4g、丁醇2g、聚硅氧烷0.5g、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚0.5g、水15g。采用上述原料的石墨烯色浆制备方法：步骤(1)：称取上述各原料；步骤(2)：将水、亚甲基双甲萘磺酸钠、酚醛聚氧乙烯醚、柠檬酸酯2g、聚乙烯蜡、醋酸乙酯、丁醇加入到高速剪切研磨机中，进行预处理10min得到物料A；步骤(3)：将石墨烯粉末加入到步骤(2)中的物料A中在40℃下搅拌15min获得物料B；步骤(4)：将聚硅氧烷、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚加入到步骤(3)中的物料B中搅拌10min，即可得到石墨烯色浆。实施例5石墨烯色浆：石墨烯粉末16g、聚己二酸乙二醇酯4g、聚乙二醇4004g、聚乙烯蜡2g、季戊四醇酯3g、醋酸乙酯5g、乙醇3g、聚硅氧烷1g、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚2g、水24g。采用上述原料的石墨烯色浆制备方法：步骤(1)：称取上述各原料；步骤(2)：将水、聚己二酸乙二醇酯、聚乙二醇400、聚乙烯蜡、季戊四醇酯、醋酸乙酯、乙醇加入到高速剪切研磨机中，进行预处理10min得到物料A；步骤(3)：将石墨烯粉末加入到步骤(2)中的物料A中在40℃下搅拌15min获得物料B；步骤(4)：将聚硅氧烷、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚加入到步骤(3)中的物料B中搅拌10min，即可得到石墨烯色浆。实施例6石墨烯色浆：石墨烯粉末15g、聚丙烯酸钠盐1g、聚己二酸乙二醇酯3g、聚乙二醇4002g、柠檬酸酯3g、聚乙烯蜡1.5g、醋酸乙酯3g、丁醇4g、聚硅氧烷1g、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚1g、水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯色浆，其特征在于，包括以下重量份数的原料：石墨烯10‑18份、分散剂1‑10份、稳定剂3‑5份、助溶剂5‑10份、消泡剂1‑3份、水8‑28份。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯色浆，其特征在于，包括以下重量份数的原料：石墨烯10-18份、分散剂1-10份、稳定剂3-5份、助溶剂5-10份、消泡剂1-3份、水8-28份。2.根据权利要求1所述的一种石墨烯色浆，其特征在于，包括以下重量份数的原料：石墨烯14-16份、分散剂4-8份、稳定剂4-5份、助溶剂6-8份、消泡剂1-3份、水15-24份。3.根据权利要求1或2所述的一种石墨烯色浆，其特征在于，所述分散剂包括聚丙烯酸铵盐、聚丙烯酸钠盐、亚甲基双甲萘磺酸钠、酚醛聚氧乙烯醚、聚氧乙烯醚、聚丙烯酸酯、聚己二酸乙二醇酯、聚乙二醇400中的任意一种或任意几种的混合物。4.根据权利要求1或2所述的一种石墨烯色浆，其特征在于，所述稳定剂包括邻苯二甲酸酯、柠檬酸酯、聚乙烯蜡、单甘酯和季戊四醇酯的任意一种或任意几种的混合物。5.根据权利要求1或2所述的一种石墨烯色浆，其特征在于，所述助溶剂为乙醇、甘油、丁...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈奠宇，胡玥，范新传，张懿俊，陈子寅，李宁燕，詹焕辉，陈孝峰，王鑫强，黄杨迪，
申请(专利权)人：常熟理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32