碳微球-石墨微片雙極板復(fù)合材料的制備及其性能研究.pdf

1、雙極板作為質(zhì)子交換膜燃料電池的重要組成部分，需要具備良好的導(dǎo)電性能和導(dǎo)熱性能；較好的阻氣功能；較小的體積電阻以及較小的接觸電阻；耐腐蝕性強(qiáng)；質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、適于批量加工等特點(diǎn)。碳石墨的復(fù)合材料雙極板綜合了石墨雙極板和金屬雙極板的優(yōu)勢，較石墨雙極板和金屬雙極板而言價(jià)格更便宜、占用面積更小、強(qiáng)度更高、抗腐蝕性能更好，故顯著提高了燃料電池的體積比功率以及質(zhì)量比功率，是雙極板的發(fā)展趨勢之一，但它的導(dǎo)電性和機(jī)械性能有待提高。對雙極板的導(dǎo)電性能和機(jī)

2、械性能進(jìn)行研究，開發(fā)出性能更優(yōu)異的碳石墨雙極板是目前研究的一個(gè)重要方向。
　　本論文主要采用化學(xué)氧化插層法制備石墨微片，水熱法制備碳微球，并通過掃描電鏡分析、紅外光譜分析、X射線衍射分析、熱重分析對制得的原料進(jìn)行分析表征。以制得的碳微球?yàn)榛w，通過球磨的方式與導(dǎo)電劑石墨微片混合均勻，直接模壓成型后進(jìn)行燒結(jié)，得到雙極板復(fù)合材料。實(shí)驗(yàn)中通過改變碳微球與石墨微片的不同配比、模壓壓力、球磨時(shí)間、保壓時(shí)間，探究碳微球/石墨微片雙極板復(fù)合材料

3、的性能變化規(guī)律。
　　對雙極板復(fù)合材料斷面形貌進(jìn)行觀察，測試其導(dǎo)電性能、機(jī)械性能、耐腐蝕性能、熱穩(wěn)定性能、親水性能、體積密度等，綜合其性能找出最佳工藝條件。結(jié)果表明，葡萄糖濃度為0.5 mol/L，水熱溫度為190℃，水熱時(shí)間為5h的條件下制備出來的碳微球與石墨微片按照6:4，球磨6 h混合，在20 MPa壓力下保壓5 min，雙極板復(fù)合材料的電導(dǎo)率達(dá)226 S/cm。并對碳微球/石墨微片雙極板復(fù)合材料進(jìn)行了改性研究，通過添加鐵粉