CN108604694A - 燃料电池电解质管理装置 - Google Patents

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CN108604694A CN201680071194.1A CN201680071194A CN108604694A CN 108604694 A CN108604694 A CN 108604694A CN 201680071194 A CN201680071194 A CN 201680071194A CN 108604694 A CN108604694 A CN 108604694A
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安德鲁·约翰逊
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埃里克·利维什
埃里克·奥布赖恩
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Abstract

说明性的示例燃料电池电解质管理装置包括：第一部件，其具有第一密度；第二部件，其具有比第一密度低的第二密度。第一部件具有包括凹穴的第一侧和与第一侧相对的第二侧。第一部件的第二侧包括第一多个流体流动通道。第二部件具有被配置成将电解质存储在第二部件中的孔隙率。第二部件安装在凹穴内。第二部件具有直接抵靠第一部件的第一侧以被容纳的第一侧。第二部件具有包括第二多个流体流动通道的第二侧。

Description

燃料电池电解质管理装置
技术领域
本公开涉及将诸如磷酸的电解质储存在燃料电池中。
背景技术
燃料电池用于基于涉及氢和氧的电化学反应来产生电能。存在数种类型的燃料电池，包括聚合物电解质膜(PEM)燃料电池和磷酸燃料电池(PAFC)。提供并保持足量的用作液体电解质的磷酸是关于PAFC的问题之一。一旦磷酸蒸发，PAFC就会失效，所以延长PAFC具有足够磷酸的时间可增加PAFC的使用寿命。
一些已知的PAFC在阴极和阳极基底上包括可以捕获蒸发的磷酸的未催化的冷凝区域。虽然这种冷凝区域在这方面具有一些用处，但它们减少了电极基板上可用于电化学反应的面积，并因此降低了PAFC的电输出容量。
一些提出的燃料电池结构包括具有可以存储一些磷酸的多孔层的双极板。这种布置通常包括抵靠多孔层的固体隔板以防止酸在电池之间迁移。虽然这种隔板可用于此目的，但它们引入了其它问题。例如，应当使燃料电池堆组件的电池之间的热传输和电传输最大化，但固体隔板却倾向于降低热导率和电导率。另一限制因素是用于制造这种隔板的现有技术较高昂。将这种隔板添加到每一个电池中增加了包括许多电池的电池堆组件或发电厂的成本。
有必要改进磷酸在PAFC中的保持方式。
发明内容
说明性的示例燃料电池电解质管理装置包括：第一部件，其具有第一密度；第二部件，其具有比第一密度低的第二密度。第一部件具有包括凹穴的第一侧和与第一侧相对的第二侧。第一部件的第二侧包括第一多个流体流动通道。第二部件具有被构造成将电解质存储在第二部件中的孔隙率。第二部件安装在凹穴内。第二部件具有直接抵靠第一部件的第一侧以被容纳的第一侧。第二部件具有包括第二多个流体流动通道的第二侧。
在具有前述段落中的装置的一个或多个特征的装置的示例性实施例中，第一部件包括第一类石墨和第一类树脂，并且第二部分包括不同于第一类石墨的第二类石墨和不同于第一类树脂的第二类树脂。
在具有前述段落中的任一段的装置的一个或多个特征的装置的示例性实施例中，第一类石墨至少包括石墨片，并且第二类石墨至少包括非片状石墨。
在具有前述段落中的任一段的装置的一个或多个特征的装置的示例性实施例中，第一树脂包括含氟聚合物树脂，并且第二树脂包括热固性聚合物树脂。
在具有前述段落中的任一段的装置的一个或多个特征的装置的示例性实施例中，含氟聚合物树脂为第一部件的以重量计的10％至50％之间。
在具有前述段落中的任一段的装置的一个或多个特征的装置的示例性实施例中，第二部件通过在环境温度或室温以上的温度下分解的粘合剂至少暂时地结合到凹穴。
在具有前述段落中的任一段的装置的一个或多个特征的装置的示例性实施例中，第二部件通过沿凹穴的边界设置的粘合剂至少暂时结合到凹穴。
在具有前述段落中的任一段的装置的一个或多个特征的装置的示例性实施例中，第一密度为至少2gm/cm3。
在具有前述段落中的任一段的装置的一个或多个特征的装置的示例性实施例中，第一密度是防止酸通过第一部件迁移的有效屏障。
在具有前述段落中的任一段的装置的一个或多个特征的装置的示例性实施例中，装置在约100psi轴向负载和100ASF下具有小于0.0017mVmill的贯通平面电阻率；以及在约140psi下具有大于7W/mK且小于12W/mK的贯通平面热导率。
在具有前述段落中的任一段的装置的一个或多个特征的装置的示例性实施例中，第二部件具有30％与75％之间的多孔性。
在具有前述段落中的任一段的装置的一个或多个特征的磷酸管理装置的示例性实施例中，第二部件的孔具有3微米至20微米的大小。
在具有前述段落中的任一段的装置的一个或多个特征的装置的示例性实施例中，第一部件包括位于凹穴的至少两个边缘中的每一个上的凸条；凸条具有高度；第二部件在第二部件的第一侧和第二侧之间的方向上具有厚度；并且高度约等于厚度。
在具有前述段落中的任一段的装置的一个或多个特征的装置的示例性实施例中，第一部件包括位于凹穴的至少两个边缘中的每一个上的凸条；凸条与第二多个流体流动通道平行；并且密封构件位于每一个凸条上。
在具有前述段落中的任一段的装置的一个或多个特征的装置的示例性实施例中，每一个密封构件包括横向向外延伸到超过相应凸条的边缘的翼片部。
在具有前述段落中的任一段的装置的一个或多个特征的装置的示例性实施例中，第一多个流体流动通道大致垂直于凸条；第一部件密封构件位于第一部件的第二侧的每一个横向最外边缘上；并且第一部件密封构件平行于第一多个流体流动通道。
制造燃料电池电解质管理装置的说明性示例方法包括：从包括第一类石墨和第一树脂的第一混合物形成第一部件，该第一部件具有第一密度；在第一部件的第一侧上为第一部件设置凹穴；从包括第二类石墨和第二树脂的第二混合物形成第二部件，该第二部件具有比第一密度低的第二密度，该第二部件具有被构造成将电解质储存在第二部件中的孔隙率；将第二部件设置在凹穴中，其中第二部件的第一侧直接抵靠第一部件的第一侧以被容纳；以及在第一部件和第二部件中的每一个上设置流体流动通道。
在具有前述段落中的方法的一个或多个特征的方法的示例性实施例中，形成第一部件包括：在环境温度下使用4000psi的压力将第一混合物压制成第一预成型件；随后在550°F的温度下使用800psi的压力将预成型件压制约1小时；随后在140°F的温度下使用800psi的压力将预成型件压制约1小时；并且形成第二部件包括：在180℃下使用200psi的压力将第二混合物压制约30分钟形成第二预成型件；以及随后在将第二预成型件暴露于惰性气体的同时，通过在约900℃的温度下加热第二预成型件而将第二树脂转化为碳。
在具有前述段落中的任一段的方法的一个或多个特征的方法的示例性实施例中，为第一部件设置凹穴包括以下中的至少一个：将第一部件的一部分机加工掉以构建凹穴；或在形成第一部件期间形成凹穴。
在具有前述段落中的任一段的方法的一个或多个特征的方法的示例性实施例中，第一密度为至少2gm/cm3；并且第二部件具有30％和75％之间的多孔性。
在具有前述段落中的任一段的方法的一个或多个特征的方法的示例性实施例包括通过在环境温度或室温以上的温度下分解的粘合剂将第二部件至少暂时地结合到凹穴。
在具有前述段落中的任一段的方法的一个或多个特征的方法的示例性实施例包括沿凹穴的边界放置粘合剂；并且使用粘合剂将第二部件至少暂时地结合到凹穴。
在具有前述段落中的任一段的方法的一个或多个特征的方法的示例性实施例中，第二混合物包括在高温下蒸发的蜡；并且第二部件具有孔，孔位于在蜡蒸发之前在由蜡占据的位置处。
在具有前述段落中的任一段的方法的一个或多个特征的方法的示例性实施例中，装置在100psi轴向负载和100ASF下具有小于0.0017mVmill的贯通平面电阻率；并且在约140psi下具有大于7W/mK且小于12W/mK的贯通平面热导率。
在具有前述段落中的任一段的方法的一个或多个特征的方法的示例性实施例中，第一混合物以质量计包括约85％的片状石墨和约15％的含氟聚合物树脂；并且第二混合物以质量计包括约80％的非片状石墨和约20％的热固性聚合物树脂。
从以下详细描述中，与本发明的实施例相关的各个特征和优点对于本领域技术人员将变得显而易见。伴随详细描述的附图可以简要描述如下。
附图说明
图1示意性地示出了根据本发明的实施例设计的燃料电池电解质管理装置的示例性实施例。
图2是图1所示的示例性实施例的分解图。
图3示意性地示出了根据本发明设计的示例性实施例的选定特征。
图4是概述制造根据本发明的实施例的装置的示例性过程的流程图。
具体实施方式
图1和图2示出了用于促进燃料电池操作和保持燃料电池内的有效电解质水平的示例性燃料电池电解质管理装置20。一种示例性电解质为磷酸。出于论述的目的，在以下描述中将磷酸称为可用于燃料电池内的示例性电解质。其它电解质可以包括在根据本发明的实施例设计的装置或燃料电池中。
示例性装置20包括第一部件22和容纳在第一部件22上的凹穴26内的第二部件24。在该示例中，第一部件22包括在凹穴26的相对侧上的凸起的边缘或梁28。
第二部件24的第一侧30抵靠第一部件22以被容纳，并且第二部件24的第二侧32面向与第一侧30相反的方向。在一些实施例中，第一侧30通过粘合剂粘附地固定到凹穴26，该粘合剂在高温下，例如在燃料电池操作温度下分解。在一些示例中，粘合剂在超过室温或环境温度的温度条件下分解。装置20以第一部件22和第二部件24之间不存在分离风险的方式放置在燃料电池堆内，因此仅在装配或处理装置20的部件期间需要用于将第二部件24固定在凹穴26内的粘合剂。在燃料电池操作期间，粘合剂不需要将第二部件固定到位。包括在燃料电池工作温度下分解的粘合剂的一个特征为：其在第一部件22和第二部件24之间的界面处去除了这两个部件之间的任何物质，在该界面处，第二部件24的侧30抵靠凹穴26的表面以被容纳。
一些实施例在制造或装配装置期间包括预期在室温或环境温度以上的温度下分解的粘合剂。这种粘合剂可能在低于预期的燃料电池工作温度的温度下分解，但仍然在将装置20整合到电池堆组件中之前提供任何期望的粘合结合。
使第一部件22和第二部件24的材料彼此紧密相邻而没有任何中间层或物质，提高了装置20的电导率和热导率。最大化或改善电导率和热导率可提高燃料电池输出和性能。
第二部件24的第二侧32包括多个凸条34和流体流动通道36，流体流动通道36用于将燃料分配或供应到燃料电池内的阳极。例如，第一部件22包括流体流动通道38，其用于将氧化剂供应到阴极。
第一部件22和第二部件24具有不同的密度和不同的孔隙率，从而赋予装置20双重特性或容量。第一部件22具有比第二部件24更高的密度和更低的孔隙率。第二部件24的较低密度和较高孔隙率使其适于作为燃料电池内的磷酸储存区域或部件。第一部件22基本上完全致密且无孔或基本上无孔，以防止酸在电池堆组件内的电池之间任意迁移。
可以储存在第二部件24中的磷酸的量将随着该部件的孔隙率而变化。第二部件24的孔隙率范围为30％和75％之间。增加的孔隙率在上述制造和组装过程期间为处理第二部件24带来了挑战。示例性实施例的期望孔隙率范围为30％和60％之间。
示例性孔径范围为从约3μm至约20μm。所示示例中的孔径被选择为大于基质的孔径但小于气体扩散层的孔径。将孔径保持在这些参数内可防止可能因气泡压力损失而导致基质失去电解质，并且可防止可能导致燃料或空气不足的气体扩散层溢出。
一个示例包括对第二部件24进行润湿性处理以提高酸在第二部件24内的孔的填充。示例性润湿性处理包括酸处理、氧等离子体或利用可润湿纳米粒子涂覆第二部件24的至少一部分。
在一个示例中，第一部件22具有至少2.1克/立方厘米的密度。第一部件22的密度提供小于0.1mm/燃料电池工作100,000小时的酸迁移速率。一些实施例包括0.1mm/燃料电池工作100,000小时和0.7mm/燃料电池工作100,000小时之间的酸迁移速率。一些实施例包括0.5mm/燃料电池工作100,000小时的酸迁移速率。
被选择用于制造第一部件22和第二部件24的材料在约200℃的温度下的热磷酸环境中是稳定的，这是磷酸燃料电池的工作期间的典型环境。
在一些实施例中，第一部件22和第二部件24的不同材料组分产生了这些部件的期望特性。例如，第二部件24包括一种类型的石墨，而第一部件22包括另一种类型的石墨。第二部件24可以包括球形石墨、片状石墨或任意形状的非片状石墨。第一部件22可以包括片状石墨。
一些示例性实施例包括用于制造第二部件24的材料，其在加热材料时在材料内构建孔隙。例如，可以包括蜡或类似材料，以作为用于形成第二部件24的混合物中的组分。在适当的温度下，蜡或其它组分熔化，在第二部件的剩余材料内留下孔隙。一个示例包括混合约20％的合成蜡粉末、20％酚醛树脂粉末和60％石墨粉末。该混合物用于形成第二部件24。蜡在热处理步骤中完全蒸发，形成比单独使用酚醛树脂实现的孔隙率更高的孔隙率板。成孔材料的其它示例为聚乙烯蜡、PEG(聚乙二醇)和纤维素粉末。蜡或其它材料以重量计可构成约5-30％，酚醛树脂以重量计可处于10-25％的范围内，而剩余的则由石墨粉末组成。
图3示意性地示出了第一部件22和第二部件24的不同密度和孔隙率。包括在图3的图示中的另一特征是沿第一部件22的边缘的多个密封件40。密封件40平行于流体流动通道设置，并提供防止酸从电池到电池迁移的酸屏障。在该示例中，如图3中可以理解的，延伸翼片42位于第一部件22的外边缘之外。在图3的底部示出的密封件40比第一部件22的底部处对应的边缘向页面外延伸的更远。密封件40还防止电池之间的气体扩散。
第一部件22较高的密度和密封件40提供了有效的酸屏障和气体扩散屏障，使得部件22和24之间不需要单独的隔板。示例性装置20可以用于代替磷酸燃料电池内已知的双极板。先前的能够存储酸的双极板设计包括固体隔板，并且包括它们倾向于降低电池堆组件的电导率和电生产率。消除对通常为固体并置于阳极和阴极流场之间的分隔板的需求的一个特征是：因为第一部件22和第二部件22的材料之间直接接触可以增加热导率和电导率。因此，图示的装置使磷酸储存和电导率以及燃料电池的电生产得到增强。
如在139psi下对6”×6”样品所测量的，示例性装置20具有处于7W/mK和12W/mK之间的贯通平面热导率。平面内热导率小于111W/mK。对于在100psi轴向载荷和100ASF下测量的6”×6”样品，示例性装置20的电导率小于0.0017mVmill。
示例性实施例的低致密、更多孔的第二部件24的存储方面的另一特征是：其降低或消除了对冷凝区域的需求，该冷凝区域出于试图通过将更多的磷酸保持在电池堆组件内来增加燃料的寿命的目的而被设置在某些PAFCS中。第二部件24的磷酸储存容量降低了对冷凝区域的需求。消除冷凝区域增加了用于燃料电池的电化学的、产生能量的反应的表面积。这是示例性实施例提高燃料电池生产率的另一种方式。
图4是示意性概述了制造根据本发明的实施例的磷酸管理装置的示例性过程的流程图50。用于制造第二部件24的方法在52处开始，其中选定类型的石墨与选定的树脂混合。示例性混合物以质量计包括80％的石墨和18％的树脂。出于论述的目的，图4包括利用球形石墨和酚醛树脂。示例性实施例包括酚醛树脂、石油沥青和糠醇。
在54处，石墨树脂混合物在足以固化树脂的高温下被压制成平板结构。一个示例包括在180℃的温度下使用200psi约30分钟。在56处，石墨/树脂混合物的树脂在惰性气氛(例如，氮气或氩气)中在诸如900℃的高温下转化为碳。
在56处，树脂在所示示例中碳化。在另一示例性实施例中，通过在900℃以上的温度下将成为第二部件24的多孔板退火而使树脂石墨化。如果实现了树脂的石墨化，则可以提高装置20和相关燃料电池的性能。然而，代替碳化而使用提高的石墨化温度可能会在制造过程中引入额外的成本，这可能会超过任何提高的性能所带来的益处。
在58处，制备低致密、多孔、储存磷酸的第二部件24以集成到装置20中。在一些示例性实施例中，使用连续工艺来制造装置20的两个部件。可以将用于第二部件24的预成型件制成具有比单个燃料电池所需要的表面积更大(宽度、长度或两者都更大)的表面积。该预成型件可以被裁减成适当的大小，以用于一个或多个装置20。一些示例包括为具有与对应部件的期望最终宽度相对应的宽度的部件22、24中的至少一个构建长条材料。然后可以将各个部分裁减成所需的长度。使用这种连续工艺可以增加与根据本发明的实施例设计的装置相关联的经济性。
第一部件22使用开始于60处的方法来制备，其中片状石墨与含氟聚合物树脂混合。在一个示例中，树脂为共聚物氟化乙烯丙烯树脂(FEP)。一个示例包括使用以质量计的85％的石墨和15％的树脂的混合物。在62处的预成型件制造通过在室温下将混合物在4000psi下压制成预成型件来构建平板结构。在64处，在550° F的温度下将预成型件下在800psi下压制约60分钟。随后，将预成型件在800psi和140° F下压制约60分钟。
在66处，在第一部件22上构建凹穴26。在该示例中，通过将材料从在示意性示出的方法的前面部分中构建的预成型件中机加工掉来构建凹穴。在其它实施例中，当制造至少第一部件22时，可以使用模具-成形的方法。在68处，致密的基本无孔的第一部件22准备好进行装配。
在70处，将结合剂或粘合剂施加到凹穴26。如上所述，减少所使用的粘合剂的量有利于保持部件22和24之间的尽可能高的电导率。一个示例包括仅围绕凹穴26的周边施加结合剂。
在72处，第一部件24位于凹穴26内，然后粘合剂在100psi和200°F下固化约一分钟。
在制造过程中使用的粘合剂应当在部件之间提供足够的结合力，以在74处的机加工期间以及在将单个燃料电池单元一起堆叠在电池堆组件内的过程期间将它们保持在一起。一种示例性粘合剂可从3M公司商购获得，并且其产品标记为4213NF。所公开的示例性实施例利用结合剂将第二部件24暂时固定在凹穴26内。如上所述，一旦装置20位于燃料电池堆内，与该堆相关联的压缩力将部件相对于彼此保持就位，使得粘合剂的结合性不再是必需的。使用在诸如燃料电池工作温度(约200℃)或高于室温或环境温度的另一温度的高温下分解的结合剂为制造和装配过程提供了令人满意的结合力，其随后不会干扰或降低燃料电池内的电导率和热导率，否则如果结合剂具有较差的电导率和热导率性能则可能存在干扰或降低燃料电池内的电导率和热导率的情况。
虽然使用了粘合剂将第二部件24至少暂时地固定在凹穴26内，但一些示例性实施例不具有这种粘合剂。制造第一部件22和第二部件24的方式可以决定是否使用粘合剂。例如，在将第二部件24放置在凹穴26内之后，将流体流动通道38和36机加工到装置20中时，可能需要粘合剂以利于机加工过程。如果在将第二部件24放置在凹穴26内之前，在部件中预先构建了流体流动通道，则可以不需要粘合剂，因为部件可以作为制造电池堆组件的过程的一部分进行装配，并且施加到电池堆上的最终压力将使部件保持在一起。
在74处示出了最终的机加工过程，在该示例中，该机加工过程用于通过将通道应当存在的位置处的材料机加工掉来在该装置的相对侧上构建流体流动通道。
虽然在所述示例性实施例中使用了机加工，但用于构建第一部件22、第二部件24或两者的模具形状可以被构造成在第一部件22中构建凹穴26，在任一部件或部件组合中构建流体流动通道。
示例性装置20的一个特征是其在燃料电池内提供电解质储存容量，而不需要单独的固体隔板层来防止气体和电解质在电池之间混合。图示的示例也不需要进行湿密封来防止气体混合。相反地，比第二部件24显著致密的第一部件22防止了电池之间的电解质迁移和电池之间的气体混合。
所公开的示例性装置和方法提供了提高的燃料电池内的电解质管理。在不牺牲电性能的情况下可以额外的存储电解质并且反而使燃料电池的电性能提高。
前面的描述本质上是说明性的而非限制性的。对所公开示例进行的不必然偏离所公开的实施例所提供的对本领域的贡献的实质的变化及修改对本领域技术人员可以变得显而易见的。法律保护的范围仅可以通过研究所附权利要求来确定。

Claims (25)

1.一种燃料电池电解质管理装置，其包括：
第一部件，其具有第一密度，所述第一部件具有包括凹穴的第一侧和与所述第一侧相对的第二侧，所述第二侧包括第一多个流体流动通道；以及
第二部件，其具有比所述第一密度低的第二密度，所述第二部件具有被构造成将电解质存储在所述第二部件中的孔隙率，所述第二部件安装在所述凹穴内，所述第二部件具有直接抵靠所述第一部件的所述第一侧以被容纳的第一侧，所述第二部件具有包括第二多个流体流动通道的第二侧。
2.根据权利要求1所述的装置，其中：
所述第一部件包括第一类石墨和第一树脂；并且
所述第二部件包括不同于所述第一类石墨的第二类石墨和不同于所述第一树脂的第二树脂。
3.根据权利要求2所述的装置，其中：
所述第一类石墨至少包括石墨片；并且
所述第二类石墨至少包括非片状石墨。
4.根据权利要求2所述的装置，其中：
所述第一树脂包括含氟聚合物树脂；并且
所述第二树脂包括热固性聚合物树脂。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述含氟聚合物树脂为所述第一部件以重量计的10％至50％。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述第二部件通过在环境温度或室温以上的温度下分解的粘合剂至少暂时地结合到所述凹穴。
7.根据权利要求1所述的装置，其中所述第二部件通过沿所述凹穴的边界设置的粘合剂至少暂时地结合到所述凹穴。
8.根据权利要求6所述的装置，其中所述第一密度为至少2gm/cm3。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一密度是防止电解质通过所述第一部件迁移的有效屏障。
10.根据权利要求1所述的装置，其中：
所述装置在约100psi的轴向负载和100ASF下具有小于0.0017mVmill的贯通平面电阻率；并且
在约140psi下具有大于7W/mK且小于12W/mK的贯通平面热导率。
11.根据权利要求1所述的装置，其中所述第二部件具有30％与75％之间的多孔性。
12.根据权利要求1所述的装置，其中所述第二部件的孔具有3微米至20微米的大小。
13.根据权利要求1所述的装置，其中：
所述第一部件包括位于所述凹穴的至少两个边缘中的每一个上的凸条；
所述凸条具有高度；
所述第二部件在所述第二部件的所述第一侧和所述第二侧之间的方向上具有厚度；并且
所述高度约等于所述厚度。
14.根据权利要求1所述的装置，其中：
所述第一部件包括位于所述凹穴的两个边缘中的每一个上的凸条；
所述凸条与所述第二多个流体流动通道平行；并且
密封构件位于所述凸条中的每一个上。
15.根据权利要求14所述的装置，其中每一个密封构件包括横向向外延伸到超过相应凸条的边缘的翼片部。
16.根据权利要求14所述的装置，其中：
所述第一多个流体流动通道大致垂直于所述凸条；
所述第一部件密封构件位于所述第一部件的所述第二侧的每一个横向最外边缘上；并且
所述第一部件密封构件平行于所述第一多个流体流动通道。
17.一种制造燃料电池电解质管理装置的方法，所述方法包括：
从包括第一类石墨和第一树脂的第一混合物形成第一部件，所述第一部件具有第一密度；
在所述第一部件的第一侧上为所述第一部件设置凹穴；
从包括第二类石墨和第二树脂的第二混合物形成第二部件，所述第二部件具有比所述第一密度低的第二密度，所述第二部件具有被构造成将电解质储存在所述第二部件中的孔隙率；
将所述第二部件设置在所述凹穴中，其中所述第二部件的第一侧直接抵靠所述第一部件的所述第一侧以被容纳；以及
在所述第一部件和所述第二部件中的每一个上设置流体流动通道。
18.根据权利要求17所述的方法，其中：
形成所述第一部件包括
在环境温度下使用4000psi的压力将所述第一混合物压制成第一预成型件；
随后在550°F的温度下使用800psi的压力将所述预成型件压制约1小时；
随后在140°F的温度下使用800psi的压力将所述预成型件压制约1小时；并且
形成所述第二部件包括
在180℃下使用200psi的压力将所述第二混合物压制约30分钟以形成第二预成型件；以及
随后将所述第二预成型件暴露于惰性气体的同时，通过在约900℃的温度下加热所述第二预成型件而将所述第二树脂转化为碳。
19.根据权利要求17所述的方法，其中：
为所述第一部件设置所述凹穴包括以下中的至少一个：
将所述第一部件的一部分机加工掉以构建所述凹穴；或
在形成所述第一部件期间形成所述凹穴。
20.根据权利要求17所述的方法，其中：
所述第一密度为至少2gm/cm3；并且
所述第二部件具有30％和75％之间的多孔性。
21.根据权利要求17所述的方法，其包括：
通过在环境温度或室温以上的温度下分解的粘合剂将所述第二部件至少暂时地结合到所述凹穴。
22.根据权利要求17所述的方法，其包括：
沿所述凹穴的边界放置粘合剂；以及
使用所述粘合剂将所述第二部件至少暂时地结合到所述凹穴。
23.根据权利要求17所述的方法，其中：
所述第二混合物包括在高温下蒸发的蜡；并且
所述第二部件具有孔，所述孔位于所述蜡蒸发之前由所述蜡占据的位置。
24.根据权利要求17所述的方法，其中：
所述装置在100psi的轴向负载和100ASF下具有小于0.0017mVmill的贯通平面电阻率；并且
在约140psi具有大于7W/mK且小于12W/mK的贯通平面热导率。
25.根据权利要求17所述的方法，其中：
所述第一混合物以质量计包括约85％的片状石墨和约15％的含氟聚合物树脂；并且
所述第二混合物以质量计包括约80％的非片状石墨和约20％的热固性聚合物树脂。
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