質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板用石墨基復合材料的研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)是一種高效、低污染的動力源。在未來的車載驅(qū)動電源、便攜式電源和家庭用電站等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。目前限制其商業(yè)化的主要原因是成本太高。雙極板是PEMFC的關(guān)鍵部件，也是決定燃料電池成本的主要因素。雙極板材料研究對于質(zhì)子交換膜燃料電池的商業(yè)化進程具有重要意義。雙極板的材料主要有以下幾種類型：金屬材料、石墨材料、石墨/樹脂復合材料、纖維增強石墨/樹脂復合材料等。石墨/樹脂復合材料、纖維增強石墨/樹脂復合材料

2、是質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板材料研究的重要方向。 本論文選擇了S-ZD001聚酰亞胺樹脂(S-ZD001 PI)、S-ZD002聚酰亞胺樹脂(S-ZD002 PI)、L-ZD002聚酰亞胺樹脂(L-ZD002 PI)、導電型聚苯胺(PAN)作為填充劑、石墨作為基體、碳纖維作為增強材料，用真空模壓的方法制備出石墨/高分子復合材料。當石墨質(zhì)量分數(shù)>10％時，研究了石墨粒子的粒徑、復合材料的制備方法、高分子填料、無機填料、成型溫度、真空

3、條件、以及碳纖維增強材料對復合材料性能的影響。通過對其電阻、粒徑、SEM以及力學性能進行表征，實驗結(jié)果表明：鱗片石墨復合材料的電阻值大于粒狀石墨復合材料，主要原因在于所選用的粒狀石墨的粒徑要大于鱗片石墨，當復合材料填充相同比例的石墨時，粒徑小的石墨產(chǎn)生更大的接觸電阻。不同制備方法對電學性能的影響表現(xiàn)為：干法制備時，鱗片石墨復合材料電阻隨含量變化曲線的斜率大于粒狀石墨復合材料，而在濕法制備中，兩種石墨復合材料的電阻變化率幾乎相同。PAN復

4、合材料的電學性比PI系列復合材料的電學性能要好。無機填料的加入，不能改善導電性。成型條件對石墨復合材料電學性能影響很大，隨著成型溫度升高，復合材料的電阻有上升趨勢。經(jīng)過真空處理的復合材料的微觀結(jié)構(gòu)，不連續(xù)界面少，可以形成更多的導電通道。復合材料中添加氣液相氧化處理的碳纖維，材料的導電性能與力學性能最好，添加空氣氧化處理纖維的性能最差。當石墨質(zhì)量分數(shù)<10％時，研究了復合材料的導電機理。通過對其電阻、IR、SEM、DMA進行表征，以及運用