一种燃料电池双极板及其制备方法技术

本申请涉及一种燃料电池双极板及其制备方法，属于燃料电池技术领域。该制备方法包括如下步骤：步骤S01：于真空下将石墨与树脂粉末混合，于40～50℃搅拌均匀，得到半成品；以所述半成品的质量份数为100份计，所述石墨的质量份数为97～98份，所述树脂粉末的质量份数为2～3份；步骤S02：将步骤S01中的半成品加热至80～150℃，继续反应5～10min，得到膏状物；步骤S03：将步骤S02的膏状物降至室温，然后按照燃料电池双极板的图纸、于30～90℃将所述膏状物进行3D打印，得到燃料电池双极板。本申请的方法操作简单、制作成本低，制备时间短；制得的燃料电池双极板可以满足燃料电池双极板的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池双极板及其制备方法
本专利技术属于燃料电池
，尤其涉及一种燃料电池双极板及其制备方法。
技术介绍
燃料电池双极板(BipolarPlate，BP)又称流场板，是电堆中的“骨架”，与膜电极层叠装配成电堆，在燃料电池中起到支撑、收集电流、为冷却液提供通道、分隔氧化剂和还原剂等作用。一般地，功能性方面要求双极板材料是电与热的良导体，具有一定的强度以及气体致密性等；稳定性方面要求双极板在燃料电池酸性(pH＝2～3)、电位(E＝～1.1V)、湿热(气水两相流，～80℃)环境下具有耐腐蚀性且对燃料电池其他部件与材料的相容无污染性；产品化方面要求双极板材料要易于加工、成本低廉。石墨双极板在燃料电池的环境中具有非常良好的化学稳定性，同时具有很高的导电率，是目前质子交换膜燃料电池研究和应用中最为广泛的材料。石墨双极板因为耐久性长，广泛应用于商用车。但是，石墨双极板质量较重、具有较大的脆性、以及加工成本昂贵等缺陷，石墨双极板加工费为双极板费用的80％以上。3D打印技术又称增材制造技术，具有制造成本低、生产周期短等优势，被誉为“第三次工业革命最具标志性的生产工具”。3D打印技术是以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体，目前主要被应用于产品原型、模具制造以及艺术创作、珠宝制作等领域，也逐渐应用于医学、生物工程、建筑、服装、航空等领域。3D打印技术包括固化型技术、分层实体制造技术、选择性激光烧技术和熔融沉积成型技术，其中选择性激光烧结技术具有适用性广、制造工艺简单等优点，但是选择性激光烧结工艺可供烧结的聚合物材料十分有限。基于此，有必要提供一种燃料电池双极板及其制备方法以解决上述技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种燃料电池双极板及其制备方法。本专利技术的制备方法工艺简单、制作成本低，制备得到的双极板具有良好的柔韧性和优异的力学性能及电学性能，可以满足燃料电池双极板的要求。一方面，本专利技术实施例提供一种燃料电池双极板的制备方法，包括如下步骤：步骤S01：于真空下将石墨与树脂粉末混合，于40℃～50℃搅拌均匀，得到半成品；以所述半成品的质量份数为100份计，所述石墨的质量份数为97～98份，所述树脂粉末的质量份数为2～3份；步骤S02：将步骤S01中的半成品加热至80～150℃，继续反应5～10min，得到膏状物；步骤S03：将步骤S02的膏状物降至室温，然后按照燃料电池双极板的图纸、于30～90℃将所述膏状物进行3D打印，得到燃料电池双极板。进一步地，步骤S01中，所述石墨优选为膨胀石墨、微晶石墨、鳞片石墨、天然石墨、人造石墨或中间相碳微球中的一种或至少两种的混合物。所述树脂优选为酚醛树脂、环氧树脂、聚酰亚胺、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、酚醛树脂、苯并噁嗪、液晶树脂、沥青、聚苯硫醚、聚醚醚酮、环氧树脂或聚醚砜中的一种或至少两种的混合物。所述树脂粉末优选为酚醛树脂和环氧树脂按质量份数比1:1混合的粉末。所述树脂粉末优选为酚醛树脂、环氧树脂和聚偏氟乙烯按质量份数比1:1:1混合的粉末。所述混合优选在真空压力为0.1MPa、惰性气体中混合；所述惰性气体为N2和CO2的混合气体，所述混合气体中的CO2的体积分数优选为15％。所述搅拌的时间优选为30min。进一步地，步骤S02中，所述加热的温度优选为100℃～110℃。进一步地，步骤S03中，所述3D打印的温度优选为45℃。进一步地，所述燃料电池双极板的密度为1.5g/cm3～1.6g/cm3，接触电阻为7mΩ·cm2～8mΩ·cm2，电导率为180S/cm～190S/cm；透气率为1.2×10-8cm3/(cm2·s)，弯曲强度为60MPa～65Mpa，拉伸强度为40MPa～48MPa；接触角为110°～118°。可见，制备得到的燃料电池双极板符合燃料电池双极板的相关要求。另一方面，本专利技术实施例还提供由上述制备方法得到的燃料电池双极板。本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：本申请的制备方法操作简单、制作成本低，制备时间短，本申请的膏状物可以适用于选择性激光烧结技术进行3D打印，可以根据实际需要快速制备所需的燃料电池双极板。制备得到的双极板具有良好的柔韧性和优异的力学性能及电学性能，可以满足燃料电池双极板的要求。本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，做进一步说明。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，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的一部分实施例，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作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。需要说明，若本专利技术实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，若本专利技术实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。针对现有的石墨双极板质量较重、具有较大的脆性、以及加工成本昂贵(石墨双极板加工费为双极板费用的80％以上)、加工工艺复杂等缺陷，有必要提供一种燃料电池双极板及其制备方法以解决上述技术问题。本专利技术的制备方法工艺简单、制作成本低，其制得的膏状物可以适用于采用选择性激光烧结技术进行3D打印。制备得到的双极板具有良好的柔韧性和优异的力学性能及电学性能，可以满足燃料电池双极板的要求。具体的，本专利技术实施例提供一种燃料电池双极板的制备方法，包括如下步骤：步骤S01：于真空下将石墨与树脂粉末混合，于40℃～50℃搅拌均匀，得到半成品；以所述半成品的质量份数为100份计，所述石墨的质量份数为97～98份，所述树脂粉末的质量份数为2～3份；步骤S02：将步骤S01中的半成品加热至80～150℃，继续反应5～10min，得到膏状物；步骤S03：将步骤S02的膏状物降至室温，然后按照燃料电池双极板的图纸、于30～90℃将所述膏状物进行3D打印(本申请实施例均采用选择性激光烧结技术进行3D打印)，得到燃料电池双极板。通过控制石墨与树脂粉末的比例，即以所述半成品的质量份数为100份计，所述石墨的质量份数为97～98份，所述树脂粉末的质量份数为2～3份，能够很好的改善现有石墨基双极板质量较重、具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池双极板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤S01：于真空下将石墨与树脂粉末混合，于40℃～50℃搅拌均匀，得到半成品；以所述半成品的质量份数为100份计，所述石墨的质量份数为97～98份，所述树脂粉末的质量份数为2～3份；/n步骤S02：将步骤S01中的半成品加热至80～150℃，继续反应5～10min，得到膏状物；/n步骤S03：将步骤S02的膏状物降至室温，然后按照燃料电池双极板的图纸、于30～90℃将所述膏状物进行3D打印，得到燃料电池双极板。/n

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池双极板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S01：于真空下将石墨与树脂粉末混合，于40℃～50℃搅拌均匀，得到半成品；以所述半成品的质量份数为100份计，所述石墨的质量份数为97～98份，所述树脂粉末的质量份数为2～3份；
步骤S02：将步骤S01中的半成品加热至80～150℃，继续反应5～10min，得到膏状物；
步骤S03：将步骤S02的膏状物降至室温，然后按照燃料电池双极板的图纸、于30～90℃将所述膏状物进行3D打印，得到燃料电池双极板。


2.根据权利要求1所述的燃料电池双极板的制备方法，其特征在于，步骤S01中，所述石墨为膨胀石墨、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所述的燃料电池双极板的制备方法，其特征在于，步骤S01中，所述树脂为酚醛树脂、环氧树脂、聚酰亚胺、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、酚醛树脂、苯并噁嗪、液晶树脂、沥青、聚苯硫醚、聚醚醚酮、环氧树脂或聚醚砜中的一种或至少两种的混合物。


4.根据权利要求1所述的燃料电池双极板的制备方法，其特征在于，步骤S01中，所述树脂粉末为酚醛树脂和环氧树脂按质量份数比1:1混合的粉末。

【专利技术属性】
技术研发人员：高鹏然，张华农，
申请(专利权)人：深圳市雄韬电源科技股份有限公司，深圳市氢雄燃料电池有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44