CN111697248A - 金属复合石墨双极板及制备方法 - Google Patents

金属复合石墨双极板及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种金属复合石墨双极板，包括：金属板；若干流道脊，通过模压间隔设置在所述金属板的两相对表面上，设置在所述金属板同一侧表面上且相邻的两流道脊之间形成流道；金属边框，围绕所述金属板设置并与所述金属板连接，所述金属边框的厚度大于所述金属板的厚度。有效解决了金属双极板不耐蚀的问题，同时通过成熟的流道，能够成型不同的流道形式，满足应用需求。

Description

金属复合石墨双极板及制备方法
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种金属复合石墨双极板及制备方法。
背景技术
金属双极板由于其具有良好的韧性和力学性能，成为未来应用最具潜力的双极板，然而，金属本身的不耐蚀的特点，严重影响了双极板的应用，虽然采用贵金属表面处理方法能够提高金属的耐蚀性，然而其提升能力有限而且成本高昂，难以实现批量应用。
发明内容
本发明提供的金属复合石墨双极板及制备方法，能够提高双极板的耐蚀性。
第一方面，本发明提供一种金属复合石墨双极板，包括：
金属板；
若干流道脊，通过模压间隔设置在所述金属板的两相对表面上，设置在所述金属板同一侧表面上且相邻的两流道脊之间形成流道；
金属边框，围绕所述金属板设置并与所述金属板连接，所述金属边框的厚度大于所述金属板的厚度。
可选地，设置在所述金属板同一侧表面上且相邻的两流道脊之间还具有连接部，所述连接部与所述流道脊一体模压成型。
可选地，所述流道脊的材料包括：直径20～50mm的鳞片石墨5-10份、石墨烯1-5份、石墨粉60-65份、酚醛树脂12-18份和导热碳纤维1-5份。
可选地，所述金属板的厚度为0.05～0.5mm；所述金属边框的厚度为1.1～2mm。
可选地，所述流道宽度为0.8-1.2mm，深度为0.5～0.8mm，所述流道脊的宽度为0.4-0.6mm。
可选地，所述连接部的厚度为0.1～0.2mm。
可选地，靠近所述金属板边缘的流道脊与所述金属边框接触。
本发明金属复合石墨双极板通过将流道脊复合至金属双极板表面，从而有效解决了金属双极板不耐蚀的问题，同时通过成熟的流道，能够成型不同的流道形式，满足应用需求。并且，由于采用金属作为支撑，在金属外部符合流道，能够充分利用金属的任性和支撑性能。
第二方面，本发明提供一种上述的金属复合石墨双极板制备方法，包括：
将直径20～50mm的鳞片石墨5-10份、石墨烯1-5份、石墨粉60-65份、酚醛树脂12-18份和导热碳纤维1-5份进行混合，形成混合物；
在厚度为0.05～0.5mm的金属板边缘设置厚度为1.1～2mm的金属边框；
将所述混合物模压成型在所述金属板上，以形成流道脊以及相邻两流道脊之间的流道。
可选地，所述将所述混合物模压成型在所述金属板上包括：
将所述金属板固定在模具中，向所述模具中填充所述混合物；
控制所述混合物以10-30℃/min的升温速度加热至150-200℃，保温30-60min；
控制所述混合物以15-30℃/min的升温速度加热至260～280℃，并维持压力20-25MPa，保持5-10min；
控制所述混合物以30-50℃/min的降温速度降温至50℃以下并脱除模具。
可选地，所述将直径20～50mm的鳞片石墨5-10份、石墨烯1-5份、石墨粉60-65份、酚醛树脂12-18份和导热碳纤维1-5份进行混合，形成混合物包括：采用高混机以1500-3000r/min搅拌1-3h。
本发明金属复合石墨双极板制备方法通过将流道脊复合至金属双极板表面，从而有效解决了金属双极板不耐蚀的问题，同时通过成熟的流道，能够成型不同的流道形式，满足应用需求。并且，由于采用金属作为支撑，在金属外部符合流道，能够充分利用金属的任性和支撑性能。
附图说明
图1为本发明一实施例金属复合石墨双极板的结构示意图；
图2为本发明另一实施例金属复合石墨双极板的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种金属复合石墨双极板，如图1所示，包括：
金属板4；可选地，所述金属板4的厚度为0.05～0.5mm，例如，金属板4的厚度可以选择0.05mm，0.1mm，0.25mm，0.4mm或者0.5mm。
若干流道脊2，通过模压间隔设置在所述金属板4的两相对表面上，设置在所述金属板4同一侧表面上且相邻的两流道脊2之间形成流道3；可选地，所述流道脊2的材料包括：直径20～50mm的鳞片石墨5-10份、石墨烯1-5份、石墨粉60-65份、酚醛树脂12-18份和导热碳纤维1-5份。
可选地，所述流道3宽度为0.8-1.2mm，例如可以选择0.8mm，1.0mm或者1.2mm；深度为0.5～0.8mm，例如可以选择0.5mm，0.6mm，0.7mm或者0.8mm；所述流道脊2的宽度为0.4-0.6mm，例如可以选择0.4mm，0.5mm或者0.6mm。
金属边框1，围绕所述金属板4设置并与所述金属板4连接，所述金属边框1的厚度大于所述金属板4的厚度；可选地，所述金属边框1的厚度为1.1～2mm，例如，金属边框1的厚度可以选择1.1mm，1.6mm或者2mm。
本实施例金属复合石墨双极板通过将流道脊2复合至金属双极板表面，从而有效解决了金属双极板不耐蚀的问题，同时通过成熟的流道3，能够成型不同的流道3形式，满足应用需求。并且，由于采用金属作为支撑，在金属外部符合流道3，能够充分利用金属的任性和支撑性能。
作为本实施例的可选实施方式，如图2所示，设置在所述金属板4同一侧表面上且相邻的两流道脊2之间还具有连接部5，所述连接部5与所述流道脊2一体模压成型。可选地，所述连接部5的厚度为0.1～0.2mm，例如，连接部5的厚度可以选择0.1mm，0.15mm或者0.2mm。
在相邻两流道脊2之间设置连接部5，能够有效的提高流道脊2与金属板4之间的结合力，同时，还能够使流道脊2的材料完全覆盖住金属板4，有利于提高金属板4的抗腐蚀能力。
可选地，靠近所述金属板4边缘的流道脊2与所述金属边框1接触。采用最靠近金属板4边缘的流道脊2与金属边框1接触的方式，能够使流道脊2覆盖金属边框1，从而能够提高金属边框1的抗腐蚀能力。
实施例2
本实施例提供一种金属复合石墨双极板制备方法，包括：
将直径20～50mm的鳞片石墨5-10份、石墨烯1-5份、石墨粉60-65份、酚醛树脂12-18份和导热碳纤维1-5份进行混合，形成混合物；可选地，采用高混机以1500-3000r/min搅拌1-3h。
在厚度为0.05～0.5mm的金属板边缘设置厚度为1.1～2mm的金属边框；
将所述混合物模压成型在所述金属板上，以形成流道脊以及相邻两流道脊之间的流道。
本实施例金属复合石墨双极板制备方法通过将流道脊复合至金属双极板表面，从而有效解决了金属双极板不耐蚀的问题，同时通过成熟的流道，能够成型不同的流道形式，满足应用需求。并且，由于采用金属作为支撑，在金属外部符合流道，能够充分利用金属的任性和支撑性能。
可选地，所述将所述混合物模压成型在所述金属板上包括：
将所述金属板固定在模具中，向所述模具中填充所述混合物；
控制所述混合物以10-30℃/min的升温速度加热至150-200℃，保温30-60min；
控制所述混合物以15-30℃/min的升温速度加热至260～280℃，并维持压力20-25MPa，保持5-10min；
控制所述混合物以30-50℃/min的降温速度降温至50℃以下并脱除模具。
采用上述方式进行模压，将混合物模压在金属板上，能够使混合物良好的结合在金属板上，且能够顺利的脱模。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种金属复合石墨双极板，其特征在于，包括：
金属板；
若干流道脊，通过模压间隔设置在所述金属板的两相对表面上，设置在所述金属板同一侧表面上且相邻的两流道脊之间形成流道；
金属边框，围绕所述金属板设置并与所述金属板连接，所述金属边框的厚度大于所述金属板的厚度。
2.根据权利要求1所述金属复合石墨双极板，其特征在于，设置在所述金属板同一侧表面上且相邻的两流道脊之间还具有连接部，所述连接部与所述流道脊一体模压成型。
3.根据权利要求1所述金属复合石墨双极板，其特征在于，所述流道脊的材料包括：直径20～50mm的鳞片石墨5-10份、石墨烯1-5份、石墨粉60-65份、酚醛树脂12-18份和导热碳纤维1-5份。
4.根据权利要求1所述金属复合石墨双极板，其特征在于，所述金属板的厚度为0.05～0.5mm；所述金属边框的厚度为1.1～2mm。
5.根据权利要求1所述金属复合石墨双极板，其特征在于，所述流道宽度为0.8-1.2mm，深度为0.5～0.8mm，所述流道脊的宽度为0.4-0.6mm。
6.根据权利要求2所述金属复合石墨双极板，其特征在于，所述连接部的厚度为0.1～0.2mm。
7.根据权利要求1所述金属复合石墨双极板，其特征在于，靠近所述金属板边缘的流道脊与所述金属边框接触。
8.一种如权利要求1-7所述的金属复合石墨双极板制备方法，其特征在于，包括：
将直径20～50mm的鳞片石墨5-10份、石墨烯1-5份、石墨粉60-65份、酚醛树脂12-18份和导热碳纤维1-5份进行混合，形成混合物；
在厚度为0.05～0.5mm的金属板边缘设置厚度为1.1～2mm的金属边框；
将所述混合物模压成型在所述金属板上，以形成流道脊以及相邻两流道脊之间的流道。
9.根据权利要求8所述金属复合石墨双极板制备方法，其特征在于，所述将所述混合物模压成型在所述金属板上包括：
将所述金属板固定在模具中，向所述模具中填充所述混合物；
控制所述混合物以10-30℃/min的升温速度加热至150-200℃，保温30-60min；
控制所述混合物以15-30℃/min的升温速度加热至260～280℃，并维持压力20-25MPa，保持5-10min；
控制所述混合物以30-50℃/min的降温速度降温至50℃以下并脱除模具。
10.根据权利要求8所述金属复合石墨双极板制备方法，其特征在于，所述将直径20～50mm的鳞片石墨5-10份、石墨烯1-5份、石墨粉60-65份、酚醛树脂12-18份和导热碳纤维1-5份进行混合，形成混合物包括：采用高混机以1500-3000r/min搅拌1-3h。
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