复合双极板及其制备方法技术

本申请涉及氢能源燃料电池技术领域，尤其涉及一种复合双极板及其制备方法。复合双极板的原料包括如下组分：D50粒径为1～300μm的膨胀石墨1～95份；D50粒径为1～500μm的鳞片石墨0.1～50份；膨胀倍率为50～2000mL/g的石墨蠕虫1～95份；液体树脂1～50份；增韧剂0.1～20份；导电填料0.1～20份。该复合双极板的流道成型性、精密度，以及机械性能和导电性的综合效果最佳，在固态电解质水电解池中具有很好的应用前景。用前景。用前景。

【技术实现步骤摘要】
复合双极板及其制备方法


[0001]本申请属于氢能源燃料电池
，尤其涉及一种复合双极板及其制备方法。

技术介绍

[0002]固体电解质电解水(solidelectrolytemembranewaterelectrolysis)技术制备的氢气纯度高，其电解效率高、电解池结构紧凑，被认为是具有潜力的一种高纯氢气制备技术。电解槽主要由双极板、气体扩散层以及膜电极组成。双极板是固体电解质电解水的关键部件之一，占电解槽成本40％以上，发挥着阴阳极反应物隔绝与分配、集流、导热、密封、支撑膜电极等多项功能。因此，双极板材料需具有导电导热性好、耐腐蚀、高力学性能、低气体渗透率等特点，反应气体的传输和排出依靠双极板上的流道，因此双极板需要有良好的流道成型性能，其精密度要求高，以确保较小的流体阻力和良好的水气传输性能。
[0003]常用的双极板主要包括碳板、金属双极板。由于电解阳极电压高，碳基材料直接接触水会导致碳腐蚀，因此碳基材料不适合在阳极直接与水接触。而在电解水阴极，大量氢气的生成容易造成金属材料“氢脆”的问题；而在电解过程中，大量的微气泡会附在极板金属表面，造成电解传质阻力增加。
[0004]石墨双极板具有良好的导电性、抗氢脆以及优秀的耐酸腐蚀性，但是抗弯强度和气密性较差，通常需要较厚的板材以满足实用需要。此外，双极板表面的精细流道结构加工难度较高，成为限制石墨双极板广泛应用的重要因素。石墨/树脂复合双极板以石墨增强树脂的聚合材料作为基体，价格较金属材料低，具有制备工艺简便、质量轻、抗腐蚀性能好等基本特点，但是复合双极板的性能受石墨含量和制备工艺等的影响，在导电性、抗弯强度、工艺性能等呈现出较大的差异，还是具有流道精度不高的缺陷。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供一种复合双极板及其制备方法，旨在解决如何提高双极板流道精度的技术问题。
[0006]为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
[0007]第一方面，本申请提供一种复合双极板，复合双极板的原料包括如下重量组分：
[0008]D50粒径为1～300μm的膨胀石墨1～95份；
[0009]D50粒径为1～500μm的鳞片石墨0.1～50份；
[0010]膨胀倍率为50～2000mL/g的石墨蠕虫1～95份；
[0011]液体树脂1～50份；
[0012]增韧剂0.1～20份；
[0013]导电填料0.1～20份。
[0014]本申请提供的复合双极板含有一定重量份的膨胀石墨、鳞片石墨、石墨蠕虫、树脂、导电填料和增韧剂；其中，通过树脂和导电填料的配比，不仅使复合双极板具有很好的机械性能，同时还具有很好的导电性，而增韧剂可以提高复合双极板的韧性，更重要是的通
过综合膨胀石墨、鳞片石墨和石墨蠕虫三种石墨的优点，使该复合双极板具有很好的流道精度；因此，本申请通过在上述组分的协同作用，使该复合双极板的流道成型性、精密度，以及机械性能和导电性的综合效果最佳，在固态电解质水电解池中具有很好的应用前景。
[0015]第二方面，本申请提供一种复合双极板的制备方法，包括如下步骤：
[0016]提供本申请所述的复合双极板的原料；
[0017]将所述增韧剂和所述液体环氧树脂溶于溶剂中，得到混合溶液；
[0018]将所述膨胀石墨、所述鳞片石墨、所述石墨蠕虫和所述导电填料混合处理，得到混合物料；
[0019]将所述混合溶液与所述混合物料混匀后，去溶剂处理，然后进行冲压成型和固化处理，得到所述复合双极板。
[0020]本申请提供的复合双极板的制备方法，将各原料混合均匀后，经过冲压成型和固化得到该产品，这样的制备方法不仅生产效率高、成本低，成品率高，而且得到的复合双极板的流道成型性、精密度，以及机械性能和导电性的综合效果最佳，在固态电解质水电解池中具有很好的应用前景。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1是本申请实施例提供的复合双极板的制备流程示意图；
[0023]图2是本申请实施例提供的复合双极板的测量图；a
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模具表面轮廓，b
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模具表明图片，c
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产品表面轮廓，d
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产品表明图片。
具体实施方式
[0024]为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请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仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0025]本申请中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0026]本申请中，“至少一种”是指一种或者多种，“多种”是指两种或两种以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a
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b(即a和b),a
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c,b
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c,或a
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b
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c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。
[0027]应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
[0028]在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制
本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
[0029]本申请实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本申请实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本申请实施例说明书公开的范围之内。具体地，本申请实施例说明书中所述的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
[0030]本申请实施例第一方面提供一种复合双极板，该复合双极板的原料包括如下重量组分：
[0031]D50粒径为1～300μm的膨胀石墨1～95份；
[0032]D50粒径为1～500μm的鳞片石墨0.1～50份；
[0033]膨胀倍率为50～2000mL/g的石墨蠕虫1～95份；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合双极板，其特征在于，复合双极板的原料包括如下重量组分：D50粒径为1～300μm的膨胀石墨1～95份；D50粒径为1～500μm的鳞片石墨0.1～50份；膨胀倍率为50～2000mL/g的石墨蠕虫1～95份；液体树脂1～50份；增韧剂0.1～20份；导电填料0.1～20份。2.如权利要求1所述的复合双极板，其特征在于，所述复合双极板的原料包括如下重量组分：D50粒径为1～300μm的膨胀石墨70～90份；D50粒径为1～500μm的鳞片石墨5～15份；膨胀倍率为50～2000mL/g的石墨蠕虫10～25份；液体树脂15～35份；增韧剂0.5～5份；导电填料0.5～5份。3.如权利要求1或2所述的复合双极板，其特征在于，所述膨胀石墨的D50粒径为25～200μm；和/或，所述鳞片石墨的D50粒径为25～250μm；和/或，所述石墨蠕虫的膨胀倍率为100～500mL/g。4.如权利要求1或2所述的复合双极板，其特征在于，所述液体树脂选自酚醛树脂、环氧树脂、乙烯基树脂、脲醛树脂和不饱和树脂中的任意一种。5.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：张修平，徐少轶，樊建涛，李辉，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：