一种燃料电池用硅基金属复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了燃料电池用硅基金属复合材料，由下列重量份的原料制成：二氧化硅10‑20份、晶体硅5‑10份、四氯化硅6‑12份、硅化铁3‑6份、硅化钼2‑4份、氮化硅5‑8份、钛2‑6份、铝2‑5份、镁1‑3份、云母6‑10份、黏土5‑9份、稀土3‑7份、四氟乙烯4‑8份、环戊基甲胺3‑7份、N‑羟基丁二酰亚胺5‑9份、4‑氯丁醛缩二乙醇3‑6份、4‑丁氧基苯基甲醇2‑4份、硅烷偶联剂5‑10份、热稳定剂5‑10份。制备而成的燃料电池用硅基金属复合材料，其使用寿命长、放电电压平稳。同时，还公开了相应的制备方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属材料
，特别涉及一种 燃料电池用硅基金属复合材料 及其制备方法。
技术介绍
燃料电池一般是指将氢或者富氢燃料（如天然气、汽油、甲醇等）的化学能直接以电化学反应方式转换为电能的装置，作为燃料的氢气和作为氧化剂的氧气（或空气中的氧）源源不断输送燃料电池的两个电极表面，发生电化学反应输出电能。金属燃料电池具有低成本、无毒、无污染、放电电压平稳、高比能量和高比功率等优点，又有丰富的资源，还能再生利用，而且比氢气燃料电池简单，是具有良好发展前景的新能源。但是目前金属燃料电池的发展及应用还是比较局限的，技术方面还有很多可以提升的空间，尤其是燃料电池的电极所使用的金属材料方面可以有很大的提升。现阶段研制出一款复合的硅基金属材料来满足燃料电池行业的使用是非常有必要的，也是急需解决的事情。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供 燃料电池用硅基金属复合材料 及其制备方法，通过采用特定原料进行组合，配合相应的生产工艺，得到了 燃料电池用硅基金属复合材料 ，其 使用寿命长、放电电压平稳 ，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。 本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现： 燃料电池用硅基金属复合材料 ，由下列重量份的原料制成：二氧化硅10-20份、晶体硅5-10份、四氯化硅6-12份、硅化铁3-6份、硅化钼2-4份、氮化硅5-8份、钛2-6份、铝2-5份、镁1-3份、云母6-10份、黏土5-9份、稀土3-7份、四氟乙烯4-8份、环戊基甲胺3-7份、N-羟基丁二酰亚胺5-9份、4-氯丁醛缩二乙醇3-6份、4-丁氧基苯基甲醇2-4份、硅烷偶联剂5-10份、热稳定剂5-10份。 优选地，所述的硅烷偶联剂选自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三（2-甲氧基乙氧基）硅烷、 γ - 氨丙基三乙氧基硅烷、 γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷 中的一种或几种。 优选地，所述热稳定剂选自抗坏血酸棕榈酸酯、藻酸丙二醇酯、羧甲基纤维素钠、乙酰磺胺酸钾中的一种或几种。 所述的 燃料电池用硅基金属复合材料 的制备方法，包括以下步骤： （1）按照重量份称取各原料； （2）将二氧化硅、晶体硅、四氯化硅、硅化铁、硅化钼、氮化硅、钛、铝、镁、热稳定剂加入坩埚电阻炉，抽真空，真空烧结，烧结温度为950-980℃，烧结时间为3.5-4小时，得到真空烧结混合物； （3）将云母、黏土、稀土、四氟乙烯、环戊基甲胺、硅烷偶联剂加入搅拌釜混合，加入等质量的5%碳酸氢三钠溶液中，搅拌速度300-500转/分钟，搅拌45分钟； （4）将步骤（3）中的搅拌混合物注入双辊混炼机混炼，压强10-15MPa，反应温度420-460℃，反应时间为2小时； （5）再将步骤（2）中的真空烧结混合物和步骤（4）中的混炼混合物依次注入密炼机，然后再加入N-羟基丁二酰亚胺、4-氯丁醛缩二乙醇、4-丁氧基苯基甲醇，反应温度750-780℃，反应时间60分钟，得到产品母液； （6）将步骤6 中的产品母液注入喷雾干燥塔， 进口温度为850℃，出口温度为360-400℃，得到颗粒状物料，然后过20目筛； （7） 将过筛后的物料 在惰性气体中保温活化，保温时间为60分钟； （8） 将步骤（7）中的活化混合物加入喷射成型机的静态混合器中，进行纤维喷射成型，压强为2-5MPa，即得成品。 优选地，步骤（7）中的惰性气体为氩气。 本专利技术与现有技术相比，其有益效果为： （1）本专利技术的 燃料电池用硅基金属复合材料 以二氧化硅、晶体硅、四氯化硅、硅化铁、硅化钼、氮化硅、钛、铝、镁、云母、黏土、稀土、四氟乙烯为主要成分，通过加入环戊基甲胺、N-羟基丁二酰亚胺、4-氯丁醛缩二乙醇、4-丁氧基苯基甲醇、硅烷偶联剂、热稳定剂，辅以真空烧结、高温密炼、加压密炼、喷雾干燥、过筛活化、加压喷射成型等工艺，使得制备而成的 燃料电池用硅基金属复合材料 ，其 使用寿命长、放电电压平稳 ，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。 （2）本专利技术的 燃料电池用硅基金属复合材料 原料廉价、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。 具体实施方式 下面结合具体实施例对专利技术的技术方案进行详细说明。 实施例1 （1）称取二氧化硅10份、晶体硅5份、四氯化硅6份、硅化铁3份、硅化钼2份、氮化硅5份、钛2份、铝2份、镁1份、云母6份、黏土5份、稀土3份、四氟乙烯4份、环戊基甲胺3份、N-羟基丁二酰亚胺5份、4-氯丁醛缩二乙醇3份、4-丁氧基苯基甲醇2份、乙烯基三甲氧基硅烷5份、抗坏血酸棕榈酸酯5份； （2）将二氧化硅、晶体硅、四氯化硅、硅化铁、硅化钼、氮化硅、钛、铝、镁、抗坏血酸棕榈酸酯加入坩埚电阻炉，抽真空，真空烧结，烧结温度为950℃，烧结时间为3.5小时，得到真空烧结混合物； （3）将云母、黏土、稀土、四氟乙烯、环戊基甲胺、乙烯基三甲氧基硅烷加入搅拌釜混合，加入等质量的5%碳酸氢三钠溶液中，搅拌速度300转/分钟，搅拌45分钟； （4）将步骤（3）中的搅拌混合物注入双辊混炼机混炼，压强10MPa，反应温度420℃，反应时间为2小时； （5）再将步骤（2）中的真空烧结混合物和步骤（4）中的混炼混合物依次注入密炼机，然后再加入N-羟基丁二酰亚胺、4-氯丁醛缩二乙醇、4-丁氧基苯基甲醇，反应温度750℃，反应时间60分钟，得到产品母液； （6）将步骤6 中的产品母液注入喷雾干燥塔， 进口温度为850℃，出口温度为360℃，得到颗粒状物料，然后过20目筛； （7） 将过筛后的物料 在氩气中保温活化，保温时间为60分钟； （8） 将步骤（7）中的活化混合物加入喷射成型机的静态混合器中，进行纤维喷射成型，压强为2MPa，即得成品。 制得的 燃料电池用硅基金属复合材料 的性能测试结果如表1所示。 实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池用硅基金属复合材料，其特征在于：由下列重量份的原料制成：二氧化硅10‑20份、晶体硅5‑10份、四氯化硅6‑12份、硅化铁3‑6份、硅化钼2‑4份、氮化硅5‑8份、钛2‑6份、铝2‑5份、镁1‑3份、云母6‑10份、黏土5‑9份、稀土3‑7份、四氟乙烯4‑8份、环戊基甲胺3‑7份、N‑羟基丁二酰亚胺5‑9份、4‑氯丁醛缩二乙醇3‑6份、4‑丁氧基苯基甲醇2‑4份、硅烷偶联剂5‑10份、热稳定剂5‑10份。

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池用硅基金属复合材料，其特征在于：由下列重量份的原料制成：二氧化硅10-20份、晶体硅5-10份、四氯化硅6-12份、硅化铁3-6份、硅化钼2-4份、氮化硅5-8份、钛2-6份、铝2-5份、镁1-3份、云母6-10份、黏土5-9份、稀土3-7份、四氟乙烯4-8份、环戊基甲胺3-7份、N-羟基丁二酰亚胺5-9份、4-氯丁醛缩二乙醇3-6份、4-丁氧基苯基甲醇2-4份、硅烷偶联剂5-10份、热稳定剂5-10份。2.根据权利要求1所述的燃料电池用硅基金属复合材料，其特征在于：所述的硅烷偶联剂选自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三（2-甲氧基乙氧基）硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的燃料电池用硅基金属复合材料，其特征在于：所述热稳定剂选自抗坏血酸棕榈酸酯、藻酸丙二醇酯、羧甲基纤维素钠、乙酰磺胺酸钾中的一种或几种。4.根据权利要求1-3任一所述的燃料电池用硅基金属复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）按照重量份称取各原料；（2）将二氧化硅、晶体硅、四氯化硅、硅化铁、硅化钼、氮化硅、钛、...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄润翔，
申请(专利权)人：苏州洪河金属制品有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32