【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于质子交换膜燃料电池中双极板的制造领域，具体涉及一种低接触电阻、高阻气复合石墨双极板及其制备方法。
技术介绍
1、质子交换膜燃料电池(pemfc)是一种不遵循卡诺循环，直接将燃料化学能转化为电能的装置，能量转换效率最高可达65％，与传统的热机效率(25％-40％)相比，能源利用率大大升高。此外，采用氢气作为能源燃料，产物只有水，清洁环保。
2、pemfc中重量最大的零部件是双极板，双极板包含金属双极板、纯石墨板、复合石墨双极板以及柔性石墨双极板，其中金属双极板主要是ti和不锈钢等耐蚀金属板，在金属板表面需要做一定的表面处理，以提高极板的耐腐蚀性能，表面处理的成本占双极板总成本的一半以上，涂层成本高，寿命较短。
3、纯石墨板流道加工工艺要求高，生产周期较长，成本较高。柔性石墨双极板与复合石墨双极板是由树脂混合不同种类的石墨粉和其他导电、骨骼填料制备而成的，不同点在于柔性石墨双极板采用膨胀石墨粉作为主成分，而复合石墨双极板以天然鳞片石墨或人造石墨为主要原料，同时其制备工艺有所不同，柔性石墨双极板需经模压、浸渍、整平等工序方可获得合格极板，而复合石墨双极板只需模压、修边即可获得合格极板。
4、但复合石墨双极板的性能与配制工艺、树脂成分、成型时间、模压工艺密切相关，由于树脂在成型过程中的收缩性，导致极板表面和内部存在微孔，使得极板的接触电阻和气密性存在一个最低值，在此最低值时，极板的接触电阻和气密性通过模压工艺优化难以得到更好的性能，而pemfc电池的电化学性能受双极板与扩散层的界面接触电
5、因此，需要开发一种可快速模压生产、接触电阻低、阻气性好的复合石墨双极板，以其高效、可批量化生产的优势，适应pemfc快速增长对双极板的需求现状。
技术实现思路
1、基于上述技术背景，本专利技术的主要目的在于提供一种低接触电阻、高阻气复合石墨双极板及其制备方法，以克服现有技术中的不足。
2、低接触电阻是指碳纸与极板的接触电阻低于10mω·cm2，随着氢燃料电池的推广和应用，各种场景对电堆体积，尤其是电堆功率密度和发电效率要求越来越高，基于接触电阻对发电效率的影响比较大，要求接触电阻越低越好。
3、高阻气是指极板的气体透过率应当低于2×10-6cm3/(cm2·s)，气体透过率越低越好，有利于提高氢气的利用率和提升运行过程中的安全性能。
4、为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：
5、本专利技术第一方面在于提供一种低接触电阻、高阻气复合石墨双极板的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
6、步骤1、将模压复合石墨双极板进行预处理、清洗，然后置于水中煮沸，随后依次进行冷却、清洗、烘干；
7、步骤2-1、将步骤1烘干后的模压复合石墨双极板置于导电聚合物溶液中进行浸渍处理；
8、步骤2-2、将浸渍后的模压复合石墨双极板进行清洗、烘干；
9、步骤2-3、采用氧化剂将烘干后的模压复合石墨双极板进行浸渍、反应、清洗、烘干。
10、优选地，步骤1中，所述预处理包括：将模压复合石墨双极板置于混酸溶液中，预处理条件为：温度50～70℃，真空度-90～-10kpa，预处理时间为3～10min；和/或，
11、预处理后，将模压复合石墨双极板在室温下静置0.5～2h；和/或，
12、所述混酸溶液为浓硫酸和过氧化氢的混合溶液，其中，浓硫酸和过氧化氢的体积比为6:4～8:2；和/或，
13、预处理后，使用清洗液清洗模压复合石墨双极板，清洗液选自水、丙酮中的一种；和/或，
14、清洗后，将模压复合石墨双极板在水中煮沸5～15min；和/或，
15、所述烘干条件为：70～90℃烘干0.5～2h。
16、优选地，所述导电聚合物溶液主要由导电聚合物和溶剂制得，所述导电聚合物选自吡咯、苯胺、聚3，4-乙撑二氧噻吩中的一种或几种；
17、所述溶剂选自n-甲基吡咯烷酮、乙醇、丙酮、聚苯乙烯磺酸钠、二甲基亚砜中的一种或多种；和/或，
18、所述导电聚合物溶液中导电聚合物的质量分数为0.1～2.5％。
19、优选地，所述导电聚合物溶液中还添加高导电无机粉末，所述高导电无机粉末选自纳米石墨烯、多层碳纳米管和炭黑粒子中的一种或几种；
20、所述导电聚合物溶液中高导电无机粉末的质量分数为0.1～2.5％。
21、优选地，步骤2-1中，
22、所述浸渍处理的总时间为40～100min，其中，浸渍处理包括加压浸渍、真空浸渍交替处理的步骤；和/或，
23、真空浸渍和加压浸渍的时间比为(0.05-0.3):1；和/或，
24、所述真空浸渍的条件为：温度为-40～85℃，真空度为-90～-10kpa；和/或，
25、所述加压浸渍的条件为：温度为-40～85℃，压力为0.2～1mpa；和/或，
26、重复步骤2-1和步骤2-2 1～3次。
27、任选地，在步骤2-2后还包括步骤2-3，将步骤2-2烘干后的模压复合石墨双极板置于盐酸酸化过的高锰酸钾溶液中进行加压、真空交替浸渍，浸渍后进行清洗。
28、优选地，步骤2-3中，盐酸酸化过的高锰酸钾溶液的ph为1；和/或，
29、真空、加压浸渍的时间为40～100min，真空浸渍和加压浸渍的时间比为(0.1-0.4):1；和/或，
30、所述真空浸渍的条件为：温度为-40～60℃，真空度为-90～-20kpa；和/或，
31、所述加压浸渍的条件为：温度为-30～60℃，压力为0.2～1mpa；和/或，
32、采用水、乙醇和丙酮中的一种进行清洗；和/或，
33、重复步骤2-1、步骤2-2、步骤2-3 1～3次。
34、优选地，步骤3中，采用水或乙醇进行清洗；
35、所述烘干在25～120℃下烘干1～36h。
36、任选地，还包括步骤4，将步骤3清洗、烘干后的模压复合石墨双极板置于胶水中加压浸渍，然后依次进行清洗、固化；
37、所述胶水为低粘度环氧树脂胶水，粘度为15～600mpa·s；
38、加压浸渍条件为：温度为50～70℃，压力为0.2～1mpa，浸渍时间为0.5～3h；和/或，
39、采用水、乙醇或丙酮清洗干净模压复合石墨双极板，随后于80～140℃固化0.5～2h。
40、本专利技术第二方面在于提供一种由本专利技术第一方面所述低接触电阻、高阻气复合石墨双极板的制备方法制得的低接触电阻、高阻气复合石墨双极板。
41、本专利技术所具有的有益效果：
42、(1)本专利技术所述低接触电阻、高阻气复合石墨双极板采用模压复合石墨双极板本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低接触电阻、高阻气复合石墨双极板的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述导电聚合物溶液主要由导电聚合物和溶剂制得，所述导电聚合物选自吡咯、苯胺、聚3，4-乙撑二氧噻吩中的一种或几种；
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述导电聚合物溶液中还添加高导电无机粉末，所述高导电无机粉末选自纳米石墨烯、多层碳纳米管和炭黑粒子中的一种或几种；
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2-1中，
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤2-2后还包括步骤2-3，将步骤2-2烘干后的模压复合石墨双极板置于盐酸酸化过的高锰酸钾溶液中进行加压、真空交替浸渍，浸渍后进行清洗。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤2-3中，
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3中，
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，还包括步
10.一种由权利要求1至9之一所述制备方法制得的低接触电阻、高阻气复合石墨双极板。
...【技术特征摘要】
1.一种低接触电阻、高阻气复合石墨双极板的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述导电聚合物溶液主要由导电聚合物和溶剂制得，所述导电聚合物选自吡咯、苯胺、聚3，4-乙撑二氧噻吩中的一种或几种；
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述导电聚合物溶液中还添加高导电无机粉末，所述高导电无机粉末选自纳米石墨烯、多层碳纳米管和炭黑粒子中的一种或几种；
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2-1中，
...【专利技术属性】
技术研发人员：李吉刚，杜军钊，杨文巍，胡娅，武晓娟，李佳怡，
申请(专利权)人：北京华胜信安电子科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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