燃料电池、膨胀石墨板及膨胀石墨极板的制备方法技术

本申请提供一种燃料电池、膨胀石墨板及膨胀石墨极板的制备方法。所述膨胀石墨板的制备方法通过螺旋挤压的方式，使得膨胀石墨粉在被挤压的过程中会受到垂直于柱面的压力，因此第一原料柱中的每一层原料中的膨胀石墨粉被挤压为垂直于柱面的层片。所述第一原料柱再经切片、表面二次挤压，形成厚度一致的具有层叠挤压结构的膨胀石墨板。所述膨胀石墨板内的膨胀石墨层片间隙远大于层片内，可以大幅降低制备膨胀石墨极板时的浸渍时间。并且，所述膨胀石墨板内的膨胀石墨层内导电性能和导热性能远大于层间导电性能和导热性能，使得经本申请中的所述膨胀石墨板的制备方法制得的膨胀石墨板制备的双极板具有更好的导电性能和导热性能。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池、膨胀石墨板及膨胀石墨极板的制备方法
本申请涉及质子交换膜燃料电池领域，特别是涉及一种燃料电池、膨胀石墨板及膨胀石墨极板的制备方法。
技术介绍
质子交换膜燃料电池的双极板是质子交换膜燃料电池的重要部件，质子交换膜燃料电池的双极板起着串联单电池的作用。质子交换膜燃料电池的双极板还是氧化剂的通道和冷却剂通道。并且质子交换膜燃料电池的双极板具有分隔燃料、氧化剂和冷却剂的作用。因此，双极板应具有导电性，对气体和冷却剂(水)具有不渗透性，对燃料、氧化剂、电解质膜有抗蚀性等性能。传统方案中，采用膨胀石墨成型板制作的双极板。但是，采用膨胀石墨成型板制作的双极板的导电性能较差，导热性能也较低。
技术实现思路
基于此，有必要针对传统方案中，采用膨胀石墨成型板制作的双极板的导电性能较差，导热性能也较低的问题，提供一燃料电池、膨胀石墨板及膨胀石墨极板的制备方法。一种膨胀石墨板的制备方法，包括：S10，提供一膨胀石墨粉；S20，对所述膨胀石墨粉进行螺旋挤压，以形成第一原料柱，所述第一原料柱中的石墨处于层叠挤压态；S30，对所述第一原料柱进行切片，以形成多个第二原料板，所述第二原料板的第一表面垂直于处于层叠挤压态的石墨层；S40，对多个所述第二原料板进行表面二次挤压，以形成多个厚度一致的膨胀石墨板。在其中一个实施例中，所述S20，对所述膨胀石墨粉进行螺旋挤压，以形成第一原料柱，所述第一原料柱中的石墨处于层叠挤压态的具体步骤包括：将所述膨胀石墨粉置于第一料筒；通过螺旋施力装置对所述膨胀石墨粉施加沿第一方向的压力和沿第二方向的压力，以形成第一原料柱，所述第一方向和所述第二方向互相垂直。在其中一个实施例中，所述第一方向的压力为2MPa至3MPa，所述第二方向的压力为2MPa至3MPa。在其中一个实施例中，所述螺旋蜗杆的旋转速度为0.1r/min至1r/min。在其中一个实施例中，所述S30，对所述第一原料柱进行切片，以形成多个第二原料板，所述第二原料板的第一表面垂直于处于层叠挤压态的石墨层的具体步骤包括：分别沿第一方向和第二方向对所述第一原料柱进行边缘切割，以形成第一原料体；沿第二方向对所述第一原料体进行层片切割，以形成多个所述第二原料板；其中，所述第一方向和所述第二方向互相垂直。在其中一个实施例中，所述表面二次挤压的压力为1MPa至3MPa。在其中一个实施例中，所述膨胀石墨板的厚度为1.5mm至8mm，所述膨胀石墨板的密度为0.15g/cm3至0.5g/cm3。在其中一个实施例中，所述膨胀石墨粉中的含碳量大于等于95％。一种膨胀石墨极板的制备方法，包括：将通过上述方法制备得到的膨胀石墨板浸渍于插入剂溶液；所述插入剂溶液插入所述膨胀石墨板形成浸渍板，当所述浸渍板中，所述插入剂溶液与所述膨胀石墨板的质量比为1:5至9:20时，取出所述浸渍板；对所述浸渍板进行固化处理，以使所述浸渍板中的插入剂固化；对固化后的浸渍板进行干燥处理，以去除所述固化后的浸渍板中的溶液得到膨胀石墨极板。一种燃料电池，包括：通过上述方法制备得到的膨胀石墨极板。上述膨胀石墨板的制备方法，通过将膨胀石墨粉螺旋挤压形成的第一原料柱为平行于柱面的层结构。由于螺旋挤压的方式，使得膨胀石墨粉在被挤压的过程中也会受到垂直于柱面的压力，因此第一原料柱中的每一层原料中的膨胀石墨粉被挤压为垂直于柱面的层片。所述第一原料柱再经切片、表面二次挤压，形成厚度一致的具有层叠挤压结构的膨胀石墨板。所述膨胀石墨板内的膨胀石墨层片间隙远大于层片内，可以大幅降低制备膨胀石墨极板时的浸渍时间。并且，所述膨胀石墨板内的膨胀石墨层内导电性能和导热性能远大于层间导电性能和导热性能，使得经本申请中的所述膨胀石墨板的制备方法制得的膨胀石墨板制备的双极板具有更好的导电性能和导热性能。附图说明图1为本申请的一个实施例提供的一种膨胀石墨粉的结构图；图2为本申请的一个实施例提供的一种原料板的结构图；图3为本申请的一个实施例提供的一种经本申请的制备方法制备的膨胀石墨板结构图；图4为本申请提供的通过传统方法制备的一种膨胀石墨板的结构图；图5为本申请的一个实施例提供的一种螺旋挤压装置图；图6为本申请的一个实施例提供的一种原料切片工艺装置图；图7为本申请的一个实施例提供的一种滑道传送扩张示意图。主要元件附图标号说明1膨胀石墨粉2第一料筒3螺旋蜗杆4驱动电机5液压推进装置6固定导轨11第一原料柱12第一切割刀片13第二切割刀片14层片切割刀15第二原料板151第一表面具体实施方式为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。本身请一个实施例提供一种膨胀石墨板的制备方法。所述膨胀石墨板的制备方法包括：S10，提供一膨胀石墨粉1。步骤S10中，所述膨胀石墨粉1为制备燃料电池的主要导电材料。所述膨胀石墨粉1是一种多孔材料，其孔经在纳米数量级范围。在化学电池的发展过程中，采用多孔材料制做电极是一次重要的技术进步。多孔材料电极使得参与电化学反应的活性表面得到很大的提高，从而提高了活性物质的利用率，同理使电极的真实电流密度大大降低，减小了电池的能量损失，使电池质量和性能明显改善。在一个可选实施例中，所述膨胀石墨粉1中的含碳量大于等于95％。膨胀石墨微粉主要作为制备碱性电池、扣式电池导电材料，可使电池的性能得到有效的改进，使容量大大提高。所述膨胀石墨粉1(ExpandedGraphite，EG)是由天然石墨鳞片经插层、水洗、干燥、高温膨化得到的一种疏松多孔的蠕虫状物质。所述膨胀石墨的具体结构请参见图1。S20，对所述膨胀石墨粉1进行螺旋挤压，以形成第一原料柱11，所述第一原料柱11中的石墨粒子处于层叠挤压态。步骤S20中，可以通过螺旋挤压设备对所述膨胀石墨粉1进行螺旋挤压。所述膨胀石墨在挤压过程中会受到螺旋挤压力。所述螺旋挤压力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种膨胀石墨板的制备方法，其特征在于，包括：/nS10，提供一膨胀石墨粉；/nS20，对所述膨胀石墨粉进行螺旋挤压，以形成第一原料柱，所述第一原料柱中的石墨处于层叠挤压态；/nS30，对所述第一原料柱进行切片，以形成多个第二原料板，所述第二原料板的第一表面垂直于处于层叠挤压态的石墨层；/nS40，对多个所述第二原料板进行表面二次挤压，以形成多个厚度一致的膨胀石墨板。/n

【技术特征摘要】
1.一种膨胀石墨板的制备方法，其特征在于，包括：
S10，提供一膨胀石墨粉；
S20，对所述膨胀石墨粉进行螺旋挤压，以形成第一原料柱，所述第一原料柱中的石墨处于层叠挤压态；
S30，对所述第一原料柱进行切片，以形成多个第二原料板，所述第二原料板的第一表面垂直于处于层叠挤压态的石墨层；
S40，对多个所述第二原料板进行表面二次挤压，以形成多个厚度一致的膨胀石墨板。


2.根据权利要求1所述的膨胀石墨板的制备方法，其特征在于，所述S20，对所述膨胀石墨粉进行螺旋挤压，以形成第一原料柱，所述第一原料柱中的石墨处于层叠挤压态的具体步骤包括：
将所述膨胀石墨粉置于第一料筒；
通过螺旋施力装置对所述膨胀石墨粉施加沿第一方向的压力和沿第二方向的压力，以形成第一原料柱，所述第一方向和所述第二方向互相垂直。


3.根据权利要求2所述的膨胀石墨板的制备方法，其特征在于，所述第一方向的压力为2MPa至3MPa，所述第二方向的压力为2MPa至3MPa。


4.根据权利要求2所述的膨胀石墨板的制备方法，其特征在于，所述螺旋蜗杆的旋转速度为0.1r/min至1r/min。


5.根据权利要求1所述的膨胀石墨板的制备方法，其特征在于，所述S30，对所述第一原料柱进行切片，以形成多个第二原料板，所述第二原料板的第一表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建秋，甘全全，徐梁飞，欧阳明高，戴威，李丽，
申请(专利权)人：清华大学，上海神力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11