一种石墨烯复合双极板基材及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯复合双极板基材，基材各组分及其重量百分比组成为：石墨粉20％

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯复合双极板基材及其制备方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，具体涉及一种石墨烯复合双极板基材及其制备方法。

技术介绍

[0002]双极板在氢能源燃料电池中起到连接单电池、提供气体/液体流动通路、传递电流等作用，这就要求双极板具有较高的力学性能、较好的导电导热性能以及酸性环境下具有良好的耐腐蚀能力。
[0003]氢能源燃料电池双极板分为金属双极板、石墨双极板及复合双极板，其中，金属双极板具备高导电导热性能、价格低廉、工艺多样、机械强度高等特点，但存在易受腐蚀、涂层不稳定、单价高、使用寿命较短等缺陷而无法大量推广；石墨双极板是在石墨板上进行机加工制造的带流道的双极板，应用最早，其具有化学性能稳定性、高导电性、耐腐蚀性能好等优点，但是由于加工工艺时间过长、产品的力学性能较差等问题，导致产品的单价高，满足不了大批量生产需求；而复合双极板较好的结合了石墨双极板与金属双极板的优点，具有成本较低、均衡了产品的各项性能等优点，但受限于复合材料中添加传统原材料本身的限制，复合双极板的导电导热性能、耐腐蚀能力等始终无法得到突破。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种石墨烯复合双极板基材及其制备方法，复合双极板具有更好的导电导热性能和耐腐蚀能力，且产品的成型时间较短、工艺环保。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种石墨烯复合双极板基材，基材各组分及其重量百分比组成为：
[0007]石墨粉20％
‑
30％，
[0008]酚醛树脂27％
‑
55％，
[0009]石墨烯20％
‑
30％，
[0010]固化剂2％
‑
5％，
[0011]促进剂1％
‑
3％，
[0012]脱模剂2％
‑
5％。
[0013]在上述方案的基础上，进一步地，所述石墨粉为800目的片状石墨粉。
[0014]在上述方案的基础上，进一步地，所述石墨烯包括高导电型石墨烯粉体和高导热型石墨烯粉体，所述高导电型石墨烯粉体的电导率为1500S/cm
‑
2000S/cm，所述高导热型石墨烯粉体的比表面积为160
‑
200m2/g。
[0015]在上述方案的基础上，进一步地，基材中所述高导电型石墨烯粉体的重量百分比为10％
‑
15％，所述高导热型石墨烯粉体的重量百分比为10％
‑
15％。
[0016]在上述方案的基础上，进一步地，所述固化剂为乌洛托品。
[0017]在上述方案的基础上，进一步地，所述促进剂为对甲苯磺酰氯。
[0018]在上述方案的基础上，进一步地，所述脱模剂为硬脂酸锌。
[0019]一种石墨烯复合双极板基材的制备方法，包括以下步骤：
[0020]a、将800目的片状石墨粉、石墨烯进行搅拌混合，得到混合料A；
[0021]b、在密炼机中加入酚醛树脂，并分多次加入混合料A进行加压密炼，密炼得到混合料B；
[0022]c、混合料B密炼出料后进入开炼机中进行收卷，待料温降至室温时进入破碎机破碎成颗粒，并使用球磨机将颗粒进行研磨，得到粉体C；
[0023]d、将粉体C、固化剂、促进剂、脱模剂搅拌混合后，进入造粒机进行造粒；
[0024]e、造粒完成后使用压铸机进行压铸成型，得到复合双极板基材。
[0025]在上述方案的基础上，进一步地，步骤a中的石墨烯包括高导电型石墨烯粉体、高导热型石墨烯粉体两种，步骤d中的固化剂为乌洛托品、促进剂为甲苯磺酰氯、脱模剂为硬脂酸锌。
[0026]在上述方案的基础上，进一步地，步骤a中，石墨粉和石墨烯在高速混合机中的搅拌速度为1000
‑
1200r/min，搅拌时间为60min，混合搅拌完成后静置30min得到混合料A；步骤b中，密炼机的温度为120℃，密炼机上顶栓压力为0.6
‑
0.8MPa，密炼时间为60min；步骤c中，研磨得到粉体C的颗粒大小为400目；步骤e中，压铸机的压铸温度为170
‑
180℃、压力为25MPa、压铸时间为4min。
[0027]采用上述技术方案后，本专利技术与
技术介绍
相比，具有如下优点：
[0028]1、本专利技术所制得的复合双极板基材具有高导热性、高导电性、耐腐蚀、致密性好等特点，市场应用前景广阔。
[0029]2、本专利技术制备复合双极板的成型时间较短，热固成型无后道工序，易大批量快速生产，且工艺过程中全部使用固体材料，不存在废液问题，减少生产过程中产生的环保问题。
附图说明
[0030]图1为本专利技术中复合双极板在高倍电子显微镜下的材料表面结构图；
[0031]图2为本专利技术中复合双极板在高倍电子显微镜下的材料截面结构图。
具体实施方式
[0032]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0033]本专利技术公开了一种石墨烯复合双极板基材，基材各组分及其重量百分比组成为：
[0034]石墨粉20％
‑
30％，酚醛树脂27％
‑
55％，石墨烯20％
‑
30％，固化剂2％
‑
5％，促进剂1％
‑
3％，脱模剂2％
‑
5％。
[0035]优选地，所述石墨粉为800目的片状石墨粉；所述石墨烯包括高导电型石墨烯粉体和高导热型石墨烯粉体，所述高导电型石墨烯粉体的电导率为1500S/cm
‑
2000S/cm，电导率大小代表物质传送电流的能力大小，电导率越大电阻率越小，相反电导率越小电阻率越大，所述高导热型石墨烯粉体的比表面积为160
‑
200m2/g，比表面积大则说明与热源接触点也
会相应的增多，这就意味着散热效果、导热效果会非常好，所述高导电型石墨烯粉体的重量百分比为10％
‑
15％，所述高导热型石墨烯粉体的重量百分比为10％
‑
15％；所述固化剂为乌洛托品(六亚甲基四胺)，固化剂使酚醛树脂由热塑性转变为热固性，进一步缩聚得到不溶不熔的体型结构固化产物；所述促进剂为对甲苯磺酰氯，促进剂可以降低酚醛树脂的固化温度、缩短其固化时间；所述脱模剂为硬脂酸锌，脱模剂注射到模腔中以后会沉淀成一种胶状物，并随着固化的进行而迁移到部件的表面，从而在模腔界面处形成了一层高脱模性的薄膜。
[0036]酚醛树脂不仅对强酸、强电流有明显的耐腐蚀性，而且固化后具有很强的韧性与可塑性，不需要冷却就可以取模，可以大大地缩短生产周期，而石墨类材料具有高电热传导性。当将两者结合在一起时，若酚醛树脂含量较多、石墨类材料含本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯复合双极板基材，其特征在于，基材各组分及其重量百分比组成为：石墨粉20％
‑
30％，酚醛树脂27％
‑
55％，石墨烯20％
‑
30％，固化剂2％
‑
5％，促进剂1％
‑
3％，脱模剂2％
‑
5％。2.如权利要求1所述的一种石墨烯复合双极板基材，其特征在于，所述石墨粉为800目的片状石墨粉。3.如权利要求1所述的一种石墨烯复合双极板基材，其特征在于，所述石墨烯包括高导电型石墨烯粉体和高导热型石墨烯粉体，所述高导电型石墨烯粉体的电导率为1500
‑
2000S/cm，所述高导热型石墨烯粉体的比表面积为160
‑
200m2/g。4.如权利要求3所述的一种石墨烯复合双极板基材，其特征在于，基材中所述高导电型石墨烯粉体的重量百分比为10％
‑
15％，所述高导热型石墨烯粉体的重量百分比为10％
‑
15％。5.如权利要求1所述的一种石墨烯复合双极板基材，其特征在于，所述固化剂为乌洛托品。6.如权利要求1所述的一种石墨烯复合双极板基材，其特征在于，所述促进剂为对甲苯磺酰氯。7.如权利要求1所述的一种石墨烯复合双极板基材，其特征在于，所述脱模剂为硬脂酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘秋洋，林澎璋，郭源坤，林鹏程，林奕鹏，甘小伟，
申请(专利权)人：厦门泰启力飞科技有限公司，
类型：发明
国别省市：