一种阴极开放式燃料电池用超薄石墨双极板的加工方法技术

本专利申请公开了一种阴极开放式燃料电池用超薄石墨双极板的加工方法。这种方法将包含不同粒径、导电助剂和粘接剂的石墨复合材料通过模具热压制备厚度在0.4

【技术实现步骤摘要】
一种阴极开放式燃料电池用超薄石墨双极板的加工方法


[0001]本专利技术涉及一种阴极开放式燃料电池用超薄石墨双极板的加工方法。

技术介绍

[0002]阴极开放式燃料电池是燃料电池的一种，都是在阳极侧通入氢气后，在催化剂的作用下与阴极侧的氧气发生氧化还原反应，产生电流、水和多余的热量，这种利用氢能发电的装置具有清洁、零排放、安静和高效的特点。特别是阴极开放式燃料电池，与传统的非开放式燃料电池不同，阴极开放式燃料电池的阴极侧直接暴露在空气当中，需要借助外部的风扇为电堆提供反应所需的空气，同时带走多余的热量和水，省略了燃料电池的阴极侧氧气的加湿、加压系统，同时也省去了原有的循环水散热系统，简化了装置结构。因此，阴极开放式燃料电池系统的结构更加简单，更加适合小体积、低功率和便携性高的应用场景。
[0003]但是，这也意味着整个燃料电池系统对于体积功率密度有着更高追求，双极板是燃料电池重要组成部分，占到了整个电堆体积的70％，所以在相同的反应面积下厚度越薄，整个电堆的体积功率密度也就越高。
[0004]目前双极板分为金属和石墨类，金属虽然本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超薄空冷燃料电池用双极板的加工方法，其特征在于包括：A)将石墨颗粒、导电助剂和粘接剂通过低温球磨混合的方法共混，其中石墨成分的含量占双极板的质量的75％
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85％，导电助剂占双极板的质量的0.5％
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1％，粘接剂的含量占双极板的质量的14％
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24％，制成石墨
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树脂混合材料；B)热压石墨
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树脂混合材料，获得厚度在0.4
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0.6mm左右的石墨光板；C)利用激光雕刻进行成型，包括：放置石墨光板、进行激光识别定位、进行阴极流道的激光雕刻、进行阳极流道的激光雕刻、进行密封圈凹槽的激光雕刻和通口的激光雕刻，激光雕刻的工艺参数包括：激光输出功率、光斑直径、走光高度、脉冲频率、扫描速度和扫描次数，其中，在进行各区域的激光雕刻之前在双极板的相应区域喷涂雕刻液体，通过雕刻液体沁润在双极板表面时，激光烧蚀双极板表面时加速雕刻液体的挥发，挥发加速石墨表面的刻蚀，并使得刻蚀的效果更加的均匀，从而提高激光雕刻效率和精度。2.根据权利要求1所述的超薄空冷燃料电池用双极板的加工方法，其特征在于进一步包括：D)步骤C完成后，使用酒精和/或去离子水对双极板进行表面清洗；E)烘干双极板，进行密封圈的点胶固化，获得具有双面密封圈的石墨双极板。3.根据权利要求1所述的超薄空冷燃料电池用双极板的加工方法，其特征在于：选用去离子水作为雕刻液体。4.根据权利要求1所述的超薄空冷燃料电池用双极板的加工方法，其特征在于：研磨材质为刚玉罐搭配锆球，研磨转速在300
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500R/min，研磨时间为1
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2小时，石墨颗粒由粒径尺寸小于50um的占比为80％，粒径尺寸在50mm
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100um的占比为20％的天然石墨组成，该石墨颗粒成分的含量占双极板的质量的80％，导电助剂为碳纤维，该成分的含量占双极板的质量的1％，纤维的长度范围为0.07mm
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3mm，粘接剂为环氧树脂，该成分的含量占双极板的质量的19％,激光雕刻的工艺参数范围包括：激光输出功率<＝300W、光斑直径<＝50um、走光高度<＝3cm、脉冲频率>＝1kHz、扫描速度>＝5mm/s和扫描次数>＝5次。5.根据权利要求1所述的超薄空冷燃料电池用双极板的加工方法，其特征在于：步骤B包括：在模腔常温时，清洁腔体并涂抹脱模剂，所述的脱模剂为聚乙烯蜡、巴西棕榈蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌中的一种，模具预热到140℃，温度保持5min后，放置原材料于模腔内，放入腔体的材料厚度与石墨板厚度的比值范围为20
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25倍，然后，施加压力闭合模具，并保持5min的时间，使得石墨板能够均匀铺满模腔，最后，泄压开模，通过模具的顶出装置将石墨光板顶出模腔，冷却至室温，步骤C中：激光雕刻过程在氮气氛围下进行，阴极流道为空气流道，阴极流道切割采用的激光峰值功率为260W，脉冲频率为1.25kHz，扫描速度为12.5mm/s，所获得的最大切割深度在0.3mm,激光烧结的宽度在0.2mm,
以满足阴极流道的高纵横比要求；双极板的阳极流道为氢气流道，阴极流道切割采用的峰值功率为100W，脉冲频率为1kHz，扫描速度为25mm/s，最大切割深度在0.1mm,激光烧结的宽度在0.1mm,以满足阳极流道的高密度比要求；双极板的阴极流道脊和阳极流道脊的表面采用的峰值功率为150W，扫描速度为25mm/s，以提高脊与膜电极的孔隙率，提升燃料电池内部的水、气传送效率；石墨双极板的密封槽通过粘接剂将密封圈粘接在密封槽中，密封槽的深度为0.3mm、宽度3
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8mm，采用激光雕刻工艺对密封槽进行雕刻，以提高密封圈凹槽的表面粗糙度，利用粘接剂和密封圈的粘接密封，所采用的峰值功率为150W，扫描速度为25mm/s。6.一种阴极开放式燃料电池超薄石墨双极板的加工方法，其特征在于包括：所述的超薄石墨双极板通过在0.4
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0.6mm厚度的热压固化成型石墨光板上激光雕刻的方法得到的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵晨，张景然，梁松峰，董铸荣，王飞，
申请(专利权)人：深圳职业技术学院，
类型：发明
国别省市：