【技术实现步骤摘要】
本申请涉及燃料电池的，更具体地说，它涉及一种燃料电池石墨复合板制备方法及其制成的石墨复合板。
技术介绍
1、依据基体材料，双极板主要可分为三类：金属双极板、石墨双极板以及石墨复合双极板。石墨复合双极板以有机高分子树脂及碳基导电填料为主要原料制成。其中，树脂基体增强机械性能并粘结导电填料，以石墨为代表的导电填料在复合材料中形成传导网络，实现复合石墨双极板导电以及导热等功能。
2、目前石墨复合双极板主要是通过将石墨粉与树脂混合均匀后再模压成型的方式制得的，在树脂的选择上，若采用热塑性树脂，会出现强度低、混料工艺复杂、电导率低、模具降温时间长且效率低的问题，因此通常选用热固性树脂。
3、但由于热固性树脂一般为低聚物溶液或液态单体，制得的石墨复合粉为湿态，在热压过程中，树脂发生流动并聚集在紧邻模具的两侧，易造成复合板与膜电极接触电阻增加的情况，进而对燃料电池性能造成不利影响。
技术实现思路
1、为了减少复合板与膜电极接触电阻对燃料电池性能的不利影响，本申请提供一种燃料电池石墨复合板制备方法及其制成的石墨复合板。
2、第一方面，本申请提供一种燃料电池石墨复合板制备方法，采用如下的技术方案：
3、一种燃料电池石墨复合板制备方法，包括以下步骤：
4、s1、原料造粒：称取201±10份石墨复合粉均匀平铺在平板上，在90-150℃下烘干10-30min，冷却后破碎，制得粒径为200±100目的复合粉颗粒，所述石墨复合粉包括第一石墨复合粉，所
5、s2、将制得的复合粉颗粒均匀平铺至模具中，合模后升温热压，制得燃料电池复合石墨板。
6、通过采用上述技术方案，采用热固性树脂，即酚醛树脂，减少树脂对开模温度敏感的可能，增加生产效率，将石墨粉、酚醛树脂和碳纤维混合制得第一石墨复合粉，并通过对制得的第一石墨复合粉进行混合、烘干、冷却并破碎的方式，对第一石墨复合粉二次造粉，此时酚醛树脂初步交联固化并均匀包覆在石墨粉外侧，使得第一石墨复合粉由湿态转为干态，便于存储，并使得制得的第一石墨复合粉颗粒均匀，便于对第一石墨复合粉布料，减少制得的石墨复合板各处密度不均匀的可能，同时减少热压混合制得的第一石墨复合粉的过程中，酚醛树脂发生流动并聚集在靠近模具的两侧，进而造成制得的石墨复合板与膜电极接触电阻增加的可能，进而减少对制得的燃料电池性能的不利影响。
7、优选的，所述s2步骤中，升温热压包括以下步骤：
8、合模后，将盛有石墨复合粉颗粒的模具置于150-180℃的温度下热压30-60min，热压压力为20-40mpa。
9、通过采用上述技术方案，将混合并二次造粒的石墨复合粉颗粒装填在模具中，并在上述温度、时间和压力范围内对混合制得的石墨复合粉进行热压，此时石墨复合粉颗粒中的酚醛树脂在高温下进一步交联固化并聚合，进而形成石墨复合板，此时由于酚醛树脂均匀包覆在石墨粉外侧，从而减少酚醛树脂在压力的驱动下堆积在靠近模具两侧的可能，进而减少对制得的石墨复合板与膜电极接触电阻的不利影响；当温度和压力小于上述范围时，树脂难以充分交联固化完全，进而易造成制得的石墨复合板强度不足并降低使用寿命的可能；当温度和时间超过上述范围时，易造成酚醛树脂分解的可能，且当压力超过上述范围时，易造成模具损坏的可能，进而对生产效率造成不利影响。
10、优选的，所述石墨复合粉还包括第二石墨复合粉，所述第一石墨复合粉和第二石墨复合粉的重量比为1：（1±0.1），所述第二石墨复合粉由180-200份200±100目的石墨粉、5-15份酚醛树脂和0.5-1.5份填料混合制得，所述填料包括碳纤维。
11、通过采用上述技术方案，将第一石墨复合粉和第二石墨复合粉通过上述配比复配制得石墨复合粉，从而使得制得的石墨复合板靠近流场侧的酚醛树脂含量减小，进一步减少酚醛树脂在压力下聚集在靠近模具的两侧的可能，减少对制得的石墨复合板与膜电极接触电阻的不利影响。
12、优选的，燃料电池石墨复合板制备方法，包括以下步骤：
13、s1、原料造粒：按比例称取第一石墨复合粉均匀平铺在平板上，在90-150℃下烘干10-30min，冷却后破碎，制得粒径为200±100目的第一复合粉颗粒，按比例称取第二石墨复合粉均匀平铺在平板上，在90-150℃下烘干10-30min，冷却后破碎，制得粒径为200±100目的第二复合粉颗粒；
14、s2、将制得的第一复合粉颗粒均匀平铺至模具中，将盛有第一石墨复合粉颗粒的模具置于30-50℃的温度下预压5-10min，预压压力为2-5mpa，泄压后在压制成型的第一石墨复合粉的流场侧均匀布料第二石墨复合粉颗粒，合模后再次置于150-180℃的温度下热压30-60min，热压压力为20-40mpa，制得石墨复合板。
15、通过采用上述技术方案，将第一石墨复合粉平铺在模具上，并用低温低压预压的方式使得第一石墨复合粉初步形成板状，减少布料第二石墨复合粉时第二石墨复合粉与第一石墨复合粉混合的可能，同时减少第一石墨复合粉中的酚醛树脂融化并堆积在靠近模具的两侧的可能，此时将第二石墨复合粉颗粒布料在石墨复合板的流场侧，并采用热压的方式使得第一石墨复合粉和第二石墨复合粉形成石墨复合板，实现石墨复合板中的酚醛树脂的梯度分布，改善接触阻抗，减少石墨复合板与膜电极接触电阻对燃料电池性能的不利影响。
16、优选的，所述碳纤维为改性碳纤维，改性碳纤维由羧甲基纤维素通过3-氨丙基三乙氧基硅烷接枝在碳纤维上制得。
17、优选的，所述羧甲基纤维素、3-氨丙基三乙氧基硅烷和碳纤维的重量比为1：（92-100）：（2-4）。
18、通过采用上述技术方案，通过3-氨丙基三乙氧基硅烷将羧甲基纤维素接枝在碳纤维上，从而对碳纤维改性，使得碳纤维上接枝的羧甲基纤维素链能够与酚醛树脂搭接，并在制得的石墨复合板中形成相互粘结的网状结构，增强碳纤维与树脂基体的界面粘结强度，提高石墨复合板的机械性能。
19、优选的，所述改性碳纤维由以下步骤制得：
20、a1、表面氧化：将碳纤维置于浓硝酸溶液中，室温下处理30-150min后，清洗至ph为7±1后干燥，制得表面处理后的碳纤维；
21、a2、硅烷化：按比例将3-氨丙基三乙氧基硅烷溶于质量分数为90±1%的甲醇溶液中混匀，将制得的表面处理后的碳纤维加入溶液中混合2±1h后滤出纤维并烘干24±1h，制得硅烷化碳纤维；
22、a3、接枝改性：按比例将羧甲基纤维素加入去离子水中混匀，将硅烷化的碳纤维加入混合液中，并在60-80℃的温度下混合2-3h，过滤并干燥后，制得改性碳纤维。
23、通过采用上述技术方案，对碳纤维表面进行氧化，从而使得碳纤维表面氧化形成羧基、羟基和酸性基团，将3-氨丙基三乙氧基硅本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种燃料电池石墨复合板制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池石墨复合板制备方法，其特征在于：所述S2中，升温热压包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种燃料电池石墨复合板制备方法，其特征在于：所述石墨复合粉还包括第二石墨复合粉，所述第一石墨复合粉和第二石墨复合粉的重量比为1：（1±0.1），所述第二石墨复合粉由180-200份200±100目的石墨粉、5-15份酚醛树脂和0.5-1.5份填料混合制得，所述填料包括碳纤维。
4.根据权利要求3所述的一种燃料电池石墨复合板制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种燃料电池石墨复合板制备方法，其特征在于：所述碳纤维为改性碳纤维，改性碳纤维由羧甲基纤维素通过3-氨丙基三乙氧基硅烷接枝在碳纤维上制得。
6.根据权利要求5所述的一种燃料电池石墨复合板制备方法，其特征在于：所述羧甲基纤维素、3-氨丙基三乙氧基硅烷和碳纤维的重量比为1：（92-100）：（2-4）。
7.根据权利要求6所述的一种燃料电池石墨复
8.一种燃料电池石墨复合板，其特征在于：由权利要求1-7任意一项所述的燃料电池石墨复合板制备方法制备获得。
...【技术特征摘要】
1.一种燃料电池石墨复合板制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池石墨复合板制备方法，其特征在于：所述s2中，升温热压包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种燃料电池石墨复合板制备方法，其特征在于：所述石墨复合粉还包括第二石墨复合粉，所述第一石墨复合粉和第二石墨复合粉的重量比为1：（1±0.1），所述第二石墨复合粉由180-200份200±100目的石墨粉、5-15份酚醛树脂和0.5-1.5份填料混合制得，所述填料包括碳纤维。
4.根据权利要求3所述的一种燃料电池石墨复合板制备方法，其特征在于，包括以下步骤...
【专利技术属性】
技术研发人员：臧磊磊，刘邵帅，郑巧明，臧昜，高翔，
申请(专利权)人：唐山金湾特碳石墨有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。