一种高性能燃料电池双极板基材及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高性能燃料电池双极板基材，基材各组分及其重量百分比组成为：石墨粉15％

【技术实现步骤摘要】
一种高性能燃料电池双极板基材及其制备方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，具体涉及一种高性能燃料电池双极板基材及其制备方法。

技术介绍

[0002]双极板是氢能源燃料电池的关键组件之一，它的作用是分隔气体并通过流场将反应气体导入燃料电池，收集传导电流并支撑膜电极，同时还担负起整个燃料电池系统的散热和排出化学反应产物(水)的功能，因此双极板需满足电导率高、导热性和气体致密性好、机械和耐腐蚀性能优良等要求。
[0003]氢能源燃料电池双极板分为金属双极板、石墨双极板及复合双极板，其中，金属双极板具备高导电导热性能、价格低廉、工艺多样、机械强度高等特点，但存在易受腐蚀、涂层不稳定、单价高、使用寿命较短等缺陷而无法大量推广；石墨双极板是在石墨板上进行机加工制造的带流道的双极板，应用最早，其具有化学性能稳定性、高导电性、耐腐蚀性能好等优点，但是由于加工工艺时间过长、产品的力学性能较差等问题，导致产品的单价高，满足不了大批量生产需求；而复合双极板能较好地结合石墨双极板和金属双极板的优点，具有抗腐蚀、易成型等特点，但受限于复合材料中添加传统原材料本身的限制，双极板的电导率始终无法得到突破，电阻率较大，使得复合双极板的导电性能不够好，这在一定程度上限制双极板能效的提升。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种高性能燃料电池双极板基材及其制备方法，双极板具有超高的导电性能，可以极大地提升双极板的能效。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种高性能燃料电池双极板基材，基材各组分及其重量百分比组成为：
[0007]石墨粉15％
‑
30％，
[0008]酚醛树脂22％
‑
52％，
[0009]石墨烯15％
‑
20％，
[0010]改性石墨烯10％
‑
15％，
[0011]固化剂2％
‑
5％，
[0012]促进剂1％
‑
3％，
[0013]脱模剂2％
‑
5％。
[0014]在上述方案的基础上，进一步地，所述石墨粉包括800目片状石墨粉和改性蠕虫石墨，片状石墨粉的重量百分比为10％
‑
20％，改性蠕虫石墨的重量百分比为5％
‑
10％。
[0015]在上述方案的基础上，进一步地，所述石墨烯为高导电型石墨烯粉体，所述高导电型石墨烯粉体的电导率为1500
‑
2000S/cm。
[0016]在上述方案的基础上，进一步地，所述改性石墨烯由水、硅烷耦合剂、无水乙醇、石
墨烯混合而成。
[0017]在上述方案的基础上，进一步地，所述改性石墨烯中各组分的重量百分比为：硅烷耦合剂3％
‑
5％、无水乙醇10％
‑
15％、石墨烯80％
‑
87％，所述石墨烯为高导电型石墨烯粉体，所述高导电型石墨烯粉体的电导率为1500
‑
2000S/cm。
[0018]在上述方案的基础上，进一步地，所述固化剂为乌洛托品，所述促进剂为对甲苯磺酰氯，所述脱模剂为硬脂酸锌。
[0019]一种高性能燃料电池双极板基材的制备方法，包括以下步骤：
[0020]a、将纯水、硅烷耦合剂、无水乙醇、石墨烯进行搅拌混合，得到改性石墨烯；
[0021]b、将石墨粉、石墨烯、改性石墨烯进行搅拌混合，得到混合料A；
[0022]c、在密炼机中加入酚醛树脂，并分多次加入混合料A进行加压密炼，密炼得到混合料B；
[0023]d、混合料B密炼出料后进入开炼机中进行收卷，待料温降至室温时进入破碎机破碎成颗粒，并使用球磨机将颗粒进行研磨，得到粉体C；
[0024]e、将粉体C、固化剂、促进剂、脱模剂搅拌混合后，进入造粒机进行造粒；
[0025]f、造粒完成后使用压铸机进行压铸成型，得到复合双极板基材。
[0026]在上述方案的基础上，进一步地，步骤a和步骤b中的石墨烯均为高导电型石墨烯粉体，步骤b中的石墨粉为800目片状石墨粉和改性蠕虫石墨，步骤e中的固化剂为乌洛托品、促进剂为甲苯磺酰氯、脱模剂为硬脂酸锌。
[0027]在上述方案的基础上，进一步地，步骤a具体为：先在喷壶中加入纯水、硅烷耦合剂、无水乙醇并充分摇匀混合，之后在高速混合机中加入高导电型石墨烯粉体，并将喷壶内配置好的混合液撒入，再密封高速混合机并使其保持1000
‑
1200r/min转动10min后静置5min，最后重复上述操作至高速混合机内混合物的体积坍缩至原来的1/10。
[0028]在上述方案的基础上，进一步地，步骤b中，800目的片状石墨粉、改性蠕虫石墨、石墨烯、改性石墨烯在高速混合机中的搅拌速度为1000
‑
1200r/min，搅拌时间为60min，混合搅拌完成后静置30min得到混合料A；步骤c中，密炼机的温度为120℃，密炼机上顶栓压力为0.6
‑
0.8MPa，密炼时间为60min；步骤d中，研磨得到粉体C的颗粒大小为400目；步骤f中，压铸机的压铸温度为170
‑
180℃、压力为25MPa、压铸时间为4min。
[0029]采用上述技术方案后，本专利技术与
技术介绍
相比，具有如下优点：
[0030]1、本专利技术所制得的复合双极板基材具有超高的导电性能，极大地提高了复合双极板的电导率，使得双极板的能效可以得到极大的提升。
[0031]2、本专利技术中石墨烯材料经过改性后与酚醛树脂之间的分子结合力更强，且再经过高温密炼后能与酚醛树脂充分且均匀混合，不会出现局部性能参差不齐的差异，解决了石墨烯材料与传统材料结合不均匀、性能不稳定的问题，使得双极板的力学、导电、导热、耐腐蚀等各项性能更加均衡。
附图说明
[0032]图1为本专利技术中复合双极板在高倍电子显微镜下的材料截面结构图；
[0033]图2为本专利技术中复合双极板在高倍电子显微镜下的材料表面结构图。
具体实施方式
[0034]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本专利技术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用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0035]本专利技术公开了一种高性能燃料电池双极板基材，基材各组分及其重量百分比组成为：
[0036]石墨粉15％
‑
30％，酚醛树脂22％
‑
52％，石墨烯15％
‑
20％，改性石墨烯10％
‑
15％，固化剂2％
‑
5％，促进剂1％
‑
3％，脱模剂2％
‑
5％。
[0037]优选地，所述石墨粉包括800目片状石墨粉和改性蠕虫石墨，片状石墨粉的重量百分比为10％本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能燃料电池双极板基材，其特征在于，基材各组分及其重量百分比组成为：石墨粉15％
‑
30％，酚醛树脂22％
‑
52％，石墨烯15％
‑
20％，改性石墨烯10％
‑
15％，固化剂2％
‑
5％，促进剂1％
‑
3％，脱模剂2％
‑
5％。2.如权利要求1所述的一种高性能燃料电池双极板基材，其特征在于，所述石墨粉包括800目片状石墨粉和改性蠕虫石墨，片状石墨粉的重量百分比为10％
‑
20％，改性蠕虫石墨的重量百分比为5％
‑
10％。3.如权利要求1所述的一种高性能燃料电池双极板基材，其特征在于，所述石墨烯为高导电型石墨烯粉体，所述高导电型石墨烯粉体的电导率为1500
‑
2000S/cm。4.如权利要求1所述的一种高性能燃料电池双极板基材，其特征在于，所述改性石墨烯由水、硅烷耦合剂、无水乙醇、石墨烯混合而成。5.如权利要求4所述的一种高性能燃料电池双极板基材，其特征在于，所述改性石墨烯中各组分的重量百分比为：硅烷耦合剂3％
‑
5％、无水乙醇10％
‑
15％、石墨烯80％
‑
87％，所述石墨烯为高导电型石墨烯粉体，所述高导电型石墨烯粉体的电导率为1500
‑
2000S/cm。6.如权利要求1所述的一种高性能燃料电池双极板基材，其特征在于，所述固化剂为乌洛托品，所述促进剂为对甲苯磺酰氯，所述脱模剂为硬脂酸锌。7.一种如权利要求1所述的高性能燃料电池双极板基材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a、将纯水、硅烷耦合剂、无水乙醇、石墨烯进行搅拌混合，得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘秋洋，林澎璋，郭源坤，林鹏程，林奕鹏，甘小伟，
申请(专利权)人：厦门泰启力飞科技有限公司，
类型：发明
国别省市：