無粘結(jié)劑石墨基雙極板的制備及性能.pdf

1、燃料電池因其較高的能量密度和能量轉(zhuǎn)換效率以及環(huán)保的特性，越來越受到人們的關(guān)注。其中，質(zhì)子交換膜燃料電池更是因為高的能量密度，工作溫度低，啟動快等優(yōu)于其他燃料電池。雙極板是其重要的一個部件，且因為性能和成本等原因制約著燃料電池的發(fā)展。因此，尋找一種性能優(yōu)異、成本低廉、制備簡單、輕質(zhì)的雙極板材料已成為質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)展過程中的重要課題。
　　本文主要研究用膨脹石墨作為主要原料制備無樹脂基石墨雙極板,并探究和改進其性能。實驗首先是制

2、備原料膨脹石墨，采用的是氧化插層的方法，并對制得的膨脹石墨進行了紅外、XRD、SEM等的表征。然后使用球磨模壓的方式制備膨脹石墨雙極板。并通過改變球磨時間、模壓壓力、保壓時間等因素探究不同工藝條件對雙極板導(dǎo)電率和抗彎強度的影響規(guī)律。研究表明，球磨時間對雙極板性能的影響最大，模壓壓力次之，保壓時間相對較小。綜合三種工藝的影響，當(dāng)球磨時間為36小時，模壓壓力為35MPa，保壓時間為0～3分鐘時，雙極板既有相對簡單的工藝，又有著較高的導(dǎo)電率和

3、良好的抗彎強度。同時對膨脹石墨雙極板進行了疏水角、密度、熱穩(wěn)定性、抗腐蝕性等進行了測試。測試表明，雙極板的這些性能都能滿足DOE對雙極板的要求。之后，希望能使雙極板擁有更好的綜合性能，故對雙極板進行了改性，并探究了其變化規(guī)律。本論文中改性的方法主要是往膨脹石墨雙極板中加入添加物，主要添加物包括鱗片石墨、人造石墨、炭黑、碳纖維。實驗發(fā)現(xiàn)各種添加物對雙極板性能的影響各不相同。鱗片石墨能增加導(dǎo)電率，但會降低抗彎強度。人造石墨即降低了導(dǎo)電率又降