CN114976094A - 一种碳纤维复合双极板及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种碳纤维复合双极板及其制备方法和应用。所述双极板包括两个互相粘结的单极板和位于所述单极板表面的电镀层；所述单极板的组分包括：短切碳纤维5～20份、树脂粉70～93份和气象成长碳纤维2～10份；所述树脂粉包括热塑性树脂粉和热固性树脂粉。所述制备方法包括以下步骤：将短切碳纤维、树脂粉和气象生长碳纤维干混混合后进行加压热处理得到至少两个极板；对所述任意一个极板的两侧进行喷砂处理后进行真空镀膜处理，得到单极板；将两个所述单极板粘结制备得到双极板。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池领域，涉及一种碳纤维复合双极板及其制备方法和应用。
背景技术
质子交换膜燃料电池由许多单电池组成，而每个单电池由膜电极、扩散层和双极板三部分组成。双极板是PEMFC中的重要组成部分，其成本、重量分别占PEMFC的45％和80％，其高成本导致PEMFC的价格昂贵。因此，双极板材料及其制备工艺的突破将有利于PEMFC实现产业化。双极板的作用是分隔气体并通过流场将燃料反应气体导入燃料电池，收集并传导电流和支撑膜电极，同时还担负起整个电池系统的散热功能。因此，为满足双极板功能要求，双极板材料必须具有良好的导电性、优异的气密性、优异的抗腐蚀性、良好的导热性以及易于加工。
现阶段双极板的研究主要包括金属板、纯石墨板和复合材料板三大类。金属双极板具有良好的导电导热性，不会出现漏气问题，气体流道可冲压成型，易于实现批量化生产。但是金属双极板表面必须进行特殊处理以提高其化学稳定性，否则会导致金属双极板表面氧化膜增厚，导致接触电阻增大，降低电池性能。
纯石墨板具有良好的导电导热性、化学稳定性，纯石墨板一般采用传统的机加工方法加工流道，因此加工过程耗时长，生产效率不高；再有纯石墨板性脆，其内部孔隙的存在易导致其易漏气，必须保持一定的厚度以保证其气密性，这就制约了电堆体积比功率和重量比功率的提升。
石墨基复合材料双极板具有和石墨相同的耐腐蚀性能，并具有优异的导电性和导热性，利用这类材料制作的双极板可通过模压工艺成型，流场可被一次成型，因而石墨基复合材料双极板易于一次成型，适合大规模生产，可以降低双极板的生产成本。
CN103117397A公开了一种燃料电池用双极板的制造工艺，其利用膨胀石墨为碳基材料，树脂粉末为粘结剂，在复合材料制备中加入炭黑，小的炭黑颗粒帮助在石墨颗粒之间形成传导通道，通过增加电导率，碳纤维合并入复合双极板会产生很好的弯曲强度。
CN101593837公开了一种膨胀石墨/酚醛树脂复合材料双极板及其制备方法，它涉及一种双极板及其制备方法。本发明解决了质子交换膜燃料电池双极板导电性差、机械性能差问题。本发明双极板由膨胀石墨、热塑性酚醛树脂和六次甲基四胺制成，方法如下：将膨胀石墨与热塑性酚醛树脂的水溶液混合、过滤，然后将滤渣干燥后与六次甲基四胺球磨混合，再加入模具中模压，然后减压、升温，再保温模压、脱模，即得到膨胀石墨/酚醛树脂复合材料双极板。
CN101447571公开了一种质子交换膜燃料电池柔性石墨复合双极板的制备方法，包括柔性石墨板制作阳极流场、阴极流场及水板，并将它们与密封框和分隔板组装成双极板。方法是先将低密度柔性石墨板材，在真空下预压成密度为0.65～0.75g/cm3的板材，后在低粘度树脂溶液中真空浸渍，经表面处理并烘干后，在真空条件下辊压或模压出流场，固化后得到聚合物/柔性石墨复合板制成的流场和水板。最后，将用聚合物/柔性石墨复合板制成的流场和水板与密封框和分隔板组成双极板。
上述专利均公开了通过添加树脂类材料以及碳纤维类材料来增加复合板的机械强度，然而却没有说明如何提高复合材料极板如何提高极板厚度方向的电导率问题。
如何制备一种可以显著提高极板贯通面电导率，解决碳基材料极板氢气渗透问题，可用于燃料电池的极板是本领域重要的研究方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以显著提高极板贯通面电导率，解决碳基材料极板氢气渗透问题，可用于燃料电池的一种碳纤维复合双极板及其制备方法和应用。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的目的之一在于提供一种碳纤维复合双极板，所述双极板包括两个互相粘结的单极板和位于所述单极板表面的电镀层。
所述单极板的组分包括：
短切碳纤维 5～20份
树脂粉 70～93份
气象成长碳纤维 2～10份。
其中，所述短切碳纤维的份数可以是5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份或20份等，所述树脂粉的份数可以是70份、72份、74份、76份、78份、80份、82份、84份、86份、88份、90份、92份或93份等，所述气象成长碳纤维的份数可以是2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份或10份等，但不仅限于所列举的数值，上述各数值范围内其他未列举的数值同样适用。
所述树脂粉包括热塑性树脂粉和热固性树脂粉。
本发明中双极板中的短切碳纤维的作用是提供导电通路以及增强极板强度；树脂粉的作用是将导电的短切碳纤维和气象成长碳纤维粘接起来，以及作为极板的主体；气象成长碳纤维的作用是提供导电通路，将短切碳纤维连接起来，构成导电网络。
作为本发明优选的技术方案，所述热塑性树脂粉包括聚偏氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚苯硫醚中的任意一种或至少两种的组合，其中所述组合典型但非限制性实例有：聚偏氟乙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯的组合、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚苯硫醚的组合或聚偏氟乙烯和聚苯硫醚的组合等。
优选地，所述热固性树脂粉包括环氧树脂、酚醛树脂、聚苯并噁嗪树脂或乙烯基酯树脂中的任意一种或至少两种的组合，其中所述组合典型但非限制性实例有：环氧树脂和酚醛树脂的组合、酚醛树脂和聚苯并噁嗪树脂的组合或聚苯并噁嗪树脂和乙烯基酯树脂的组合等。
作为本发明优选的技术方案，所述短切碳纤维的长度为0.5～3mm，其中所述长度可以是0.5mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm、2.5mm或3mm等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述短切碳纤维的直径为5～10μm，其中所述直径可以是5μm、6μm、7μm、8μm、9μm或10μm等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述树脂粉的粒径为20～80μm，其中所述粒径可以是20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm、65μm、70μm、75μm或80μm等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述气象成长碳纤维的直径为50～200nm，其中所述直径可以是50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、110nm、120nm、130nm、140nm、150nm、160nm、170nm、180nm、190nm或200nm等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述气象成长碳纤维的长度为3～15μm，其中所述长度可以是3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm或15μm等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明的目的之二在于提供一种如目的之一所述的碳纤维复合双极板的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将短切碳纤维、树脂粉和气象生长碳纤维干混混合后进行加压热处理得到至少两个极板；
(2)对任意一个步骤(1)所述极板的两侧进行喷砂处理后进行真空镀膜处理，得到表面含有电镀层的单极板；
(3)将两个步骤(2)所述单极板粘结制备得到双极板。
本发明中制备的双极板可以显著提高极板贯通面的电导率，解决碳基材料极板氢气渗透的问题，并能有效降低极板的厚度，有利于电堆体积功率密度的提升，本发明极板中的碳纤维和气相生长碳纤维在极板内交错均匀分布，能够构成导电通路，有利于电子在极板厚度方向的快速传递。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述干混混合的速度为1000～3000r/min，其中所述速度可以是1000r/min、1200r/min、1400r/min、1600r/min、1800r/min、2000r/min、2200r/min、2400r/min、2600r/min、2800r/min或3000r/min等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述干混混合的时间为10～60min，其中所述时间可以是10min、15min、20min、25min、30min、35min、40min、45min、50min、55min或60min等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述加压热处理的压力为10～50Mpa，其中所述压力可以是10Mpa、15Mpa、20Mpa、25Mpa、30Mpa、35Mpa、40Mpa、45Mpa或50Mpa等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述加压热处理的温度为200～350℃，其中所述温度可以是200℃、220℃、240℃、260℃、280℃、300℃、320℃、340℃或350℃等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述加压热处理的时间为1～10min，其中所述时间可以是1min、2min、3min、4min、5min、6min、7min、8min、9min或10min等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述喷砂处理的方法为：喷砂机的喷口在极板上进行走线喷砂。
优选地，所述走线的方式包括蛇形走线、重复直线走线或网格型走线中的任意一种。
优选地，所述喷砂机的喷口直径为4～20mm，其中所述喷口直径可以是4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm或20mm等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述喷砂机的功率为0.55～2kw，其中所述功率可以是0.55kw、0.6kw、0.7kw、0.8kw、0.9kw、1.0kw、1.1kw、1.2kw、1.3kw、1.4kw、1.5kw、1.6kw、1.7kw、1.8kw、1.9kw或2kw等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述走线的速度为1～10mm/s，其中所述速度可以是1mm/s、2mm/s、3mm/s、4mm/s、5mm/s、6mm/s、7mm/s、8mm/s、9mm/s或10mm/s等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述走线喷砂中相邻两道喷砂线的间距为5～20mm，其中所述间距可以是5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm或20mm等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述喷口和极板的距离为10～100cm，其中所述距离可以是10cm、20cm、30cm、40cm、50cm、60cm、70cm、80cm、90cm或100cm等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述喷口与极板的夹角为45～135°，其中所述夹角可以是45°、55°、65°、75°、85°、95°、100°、105°、115°、125°或135°等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述喷砂机中的喷砂介质的粒径为120～180μm，其中所述粒径可以是120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm或180μm等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述真空镀膜处理的方法为：将极板放入离子镀炉腔中，抽真空后通入氩气，调节中频电源电压和基体偏压后进行镀膜。
优选地，所述离子镀炉腔为非平衡磁控溅射离子镀炉腔。
优选地，所述离子镀炉腔的温度为20～200℃，其中所述温度可以是20℃、40℃、60℃、80℃、100℃、120℃、140℃、160℃、180℃或200℃等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述抽真空后的真空度<3.0×10-3Pa，其中所述真空度可以是1.0×10- 3Pa、1.5×10-3Pa、2.0×10-3Pa、2.5×10-3Pa或3.0×10-3Pa等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述氩气的通入速率为50～500ml/min，其中所述通入速率可以是50ml/min、100ml/min、150ml/min、200ml/min、250ml/min、300ml/min、350ml/min、400ml/min、450ml/min或500ml/min等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述通入氩气后炉腔的真空度为0.1～2Pa，其中所述真空度可以是0.1Pa、0.2Pa、0.4Pa、0.6Pa、0.8Pa、1.0Pa、1.2Pa、1.4Pa、1.6Pa、1.8Pa或2Pa等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述中频电源电压为500～1200V，其中所述电源电压可以是500V、550V、600V、650V、700V、750V、800V、850V、900V、950V、1000V、1050V、1100V、1150V或1200V等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述中频电源电压的占空比为10～90％，其中所述占空比可以是10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述基体偏压为-1000～-100V，其中所述基体偏压可以是-1000V、-900V、-800V、-700V、-600V、-500V、-400V、-300V、-200V或-100V等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述基体偏压的占空比为10～100％，其中所述占空比可以是10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或100％等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述镀膜的时间为1～60min，其中所述时间可以是1min、5min、10min、15min、20min、25min、30min、35min、40min、45min、50min、55min或60min等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述真空镀膜处理的镀膜厚度为50～500nm，其中所述厚度可以是50nm、100nm、150nm、200nm、250nm、300nm、350nm、400nm、450nm或500nm等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述单极板的厚度为0.4～0.6mm，其中所述厚度可以是0.4mm、0.5mm或0.6mm等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将短切碳纤维、树脂粉和气象生长碳纤维速度为1000～3000r/min的干混混合10～60min后进行压力为10～50Mpa、温度为200～350℃的加压热处理1～10min得到至少两个极板；
(2)对任意一个步骤(1)所述极板的两侧进行喷砂处理后进行真空镀膜处理，得到厚度为0.4～0.6mm的单极板；
(3)将两个步骤(2)所述单极板粘结制备得到双极板。
本发明的目的之三在于提供一种如目的之一所述的碳纤维复合双极板的应用，所述碳纤维复合双极板应用于燃料电池领域。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明中制备的双极板的导电率可以达到83S·cm以上；
(2)本发明中极板厚度小，有利于电堆体积功率密度的提升；
(3)本发明中制备双极板的方法解决了碳基材料极板氢气渗透的问题。
附图说明
图1是本发明实施例1中碳纤维复合单极板的结构图。
图中：1-耐腐蚀导电镀层；2-聚苯并噁嗪；3-短切碳纤维。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供一种碳纤维复合双极板及其制备方法：
本实施例中的碳纤维复合双极板由两个单极板粘结制备得到，单极板如图1所示，外层为耐腐蚀导电镀层1，内层交错均匀分布的导电通路为聚苯并噁嗪2和短切碳纤维3。
(1)将10份长度为1mm、直径为8μm的短切碳纤维、85份D90为50μm的聚苯并噁嗪和5份直径为125nm长度为9μm的气象生长碳纳米管放入亨舍尔搅拌机中以速度为2000r/min的干混混合35min。然后将5mm厚的复合粉料放入带有成型流道的阴极或阳极模具中，进行压力为30Mpa、温度为270℃的加压热处理5min，得到两个极板；
(2)对步骤(1)所述任意一个极板的两侧进行喷砂处理后，将极板放入非平衡磁控溅射离子镀炉腔中，接下来将极板放入非平衡磁控溅射离子镀炉腔中，抽真空至炉腔真空度低于3.0×10-3Pa，炉腔温度保持在100℃，随后以100ml/min的速率向炉腔内通入氩气，使炉腔内真空度保持在2Pa。中频电源电压加载至800V，占空比为50％，基体偏压加载至-700V，占空比为50％，镀膜时间为10min。待镀膜完成后，将极板取出，得到厚度为0.5mm的单极板；
(3)将步骤(2)中的两个单机版粘结制备得到双极板。
实施例2
本实施例提供一种碳纤维复合双极板的制备方法：
(1)将10份长度为1mm、直径为5μm的短切碳纤维、85份D90为50μm的聚苯并噁嗪和5份直径为50nm长度为3μm的气象生长碳纳米管放入亨舍尔搅拌机中以速度为1000r/min的干混混合60min。然后将5mm厚的复合粉料放入带有成型流道的阴极或阳极模具中，进行压力为10Mpa、温度为200℃的加压热处理10min，得到两个极板；
(2)对步骤(1)所述任意一个极板的两侧进行喷砂处理后，将极板放入非平衡磁控溅射离子镀炉腔中，接下来将极板放入非平衡磁控溅射离子镀炉腔中，抽真空至炉腔真空度低于3.0×10-3Pa，炉腔温度保持在20℃，随后以50ml/min的速率向炉腔内通入氩气，使炉腔内真空度保持在0.1Pa。中频电源电压加载至500V，占空比为10％，基体偏压加载至-1000V，占空比为10％，镀膜时间为60min。待镀膜完成后，将极板取出，得到厚度为0.6mm的单极板；
(3)将步骤(2)中的两个单机版粘结制备得到双极板。
实施例3
本实施例提供一种碳纤维复合双极板的制备方法：
(1)将10份长度为1mm、直径为10μm的短切碳纤维、85份D90为50μm的聚苯并噁嗪和5份直径为200nm长度为15μm的气象生长碳纳米管放入亨舍尔搅拌机中以速度为3000r/min的干混混合10min。然后将5mm厚的复合粉料放入带有成型流道的阴极或阳极模具中，进行压力为50Mpa、温度为350℃的加压热处理1min，得到两个极板；
(2)对步骤(1)所述任意一个极板的两侧进行喷砂处理后，将极板放入非平衡磁控溅射离子镀炉腔中，接下来将极板放入非平衡磁控溅射离子镀炉腔中，抽真空至炉腔真空度低于3.0×10-3Pa，炉腔温度保持在200℃，随后以500ml/min的速率向炉腔内通入氩气，使炉腔内真空度保持在1Pa。中频电源电压加载至1200V，占空比为90％，基体偏压加载至-100V，占空比为100％，镀膜时间为1min。待镀膜完成后，将极板取出，得到厚度为0.4mm的单极板；
(3)将步骤(2)中的两个单机版粘结制备得到双极板。
实施例4
本实施例除将步骤(1)中进行压力为30Mpa加压热处理5min，替换为进行压力为5Mpa的加压热处理5min外，其他条件均与实施例1相同。
实施例5
本实施例除将步骤(1)中进行压力为30Mpa加压热处理5min，替换为进行压力为55Mpa的加压热处理5min外，其他条件均与实施例1相同。
对比例1
本对比例除不添加步骤(1)中的短切碳纤维，并将聚苯并噁嗪替换为95份外，其他条件均与实施例1相同。
对比例2
本对比例除不添加步骤(1)中的气象成长碳纤维，并将短切碳纤维的份数替换为15份外，其他条件均与实施例1相同。
对实施例1-5和对比例1-2中的双极板进行贯通面电导率的测试，测试结果如表1所示。
表1
| 极板贯通面电导率(S·cm) | |
| 实施例1 | 105 |
| 实施例2 | 85 |
| 实施例3 | 90 |
| 实施例4 | 70 |
| 实施例5 | 88 |
| 对比例1 | 60 |
| 对比例2 | 80 |
根据表格中的数据可以得到，实施例4-5和实施例1对比可知，将步骤(1)中的加压压强降低或增加，极板贯通面的电导率均下降。
通过对比例1和对比例2可知，不添加短切碳纤维或气象成长碳纤维，均会使得极板贯通面的电导率下降。
申请人声明，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，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于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，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种碳纤维复合双极板，其特征在于，所述双极板包括两个互相粘结的单极板和位于所述单极板表面的电镀层；
所述单极板的组分包括：
短切碳纤维 5～20份
树脂粉 70～93份
气象成长碳纤维 2～10份；
所述树脂粉包括热塑性树脂粉和热固性树脂粉。
2.根据权利要求1所述的碳纤维复合双极板，其特征在于，所述热塑性树脂粉包括聚偏氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚苯硫醚中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述热固性树脂粉包括环氧树脂、酚醛树脂、聚苯并噁嗪树脂或乙烯基酯树脂中的任意一种或至少两种的组合。
3.根据权利要求1或2所述的碳纤维复合双极板，其特征在于，所述短切碳纤维的长度为0.5～3mm；
优选地，所述短切碳纤维的直径为5～10μm；
优选地，所述树脂粉的粒径为20～80μm；
优选地，所述气象成长碳纤维的直径为50～200nm；
优选地，所述气象成长碳纤维的长度为3～15μm。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的碳纤维复合双极板的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将短切碳纤维、树脂粉和气象生长碳纤维干混混合后进行加压热处理得到至少两个极板；
(2)对任意一个步骤(1)所述极板的两侧进行喷砂处理后进行真空镀膜处理，得到表面含有的电镀层的单极板；
(3)将两个步骤(2)所述单极板粘结制备得到双极板。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述干混混合的速度为1000～3000r/min；
优选地，步骤(1)所述干混混合的时间为10～60min；
优选地，步骤(1)所述加压热处理的压力为10～50Mpa；
优选地，步骤(1)所述加压热处理的温度为200～350℃；
优选地，步骤(1)所述加压热处理的时间为1～10min。
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述喷砂处理的方法为：喷砂机的喷口在极板上进行走线喷砂；
优选地，所述走线的方式包括蛇形走线、重复直线走线或网格型走线中的任意一种；
优选地，所述喷砂机的喷口直径为4～20mm；
优选地，所述喷砂机的功率为0.55～2kw；
优选地，所述走线的速度为1～10mm/s；
优选地，所述走线喷砂中相邻两道喷砂线的间距为5～20mm；
优选地，所述喷口和极板的距离为10～100cm；
优选地，所述喷口与极板的夹角为45～135°；
优选地，所述喷砂机中的喷砂介质的粒径为120～180μm。
7.根据权利要求4-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述真空镀膜处理的方法为：将极板放入离子镀炉腔中，抽真空后通入氩气，调节中频电源电压和基体偏压后进行镀膜；
优选地，所述离子镀炉腔为非平衡磁控溅射离子镀炉腔；
优选地，所述离子镀炉腔的温度为20～200℃；
优选地，所述抽真空后的真空度<3.0×10-3Pa；
优选地，所述氩气的通入速率为50～500ml/min；
优选地，所述通入氩气后炉腔的真空度为0.1～2Pa；
优选地，所述中频电源电压为500～1200V；
优选地，所述中频电源电压的占空比为10～90％；
优选地，所述基体偏压为-1000～-100V；
优选地，所述基体偏压的占空比为10～100％；
优选地，所述镀膜的时间为1～60min。
8.根据权利要求4-7任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述真空镀膜处理的镀膜厚度为50～500nm；
优选地，步骤(2)所述单极板的厚度为0.4～0.6mm。
9.根据权利要求4-8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将短切碳纤维、树脂粉和气象生长碳纤维速度为1000～3000r/min的干混混合10～60min后进行压力为10～50Mpa、温度为200～350℃的加压热处理1～10min得到至少两个极板；
(2)对任意一个步骤(1)所述极板的两侧进行喷砂处理后进行真空镀膜处理，得到厚度为0.4～0.6mm的单极板；
(3)将两个步骤(2)所述单极板粘结制备得到双极板。
10.一种如权利要求1-3任一项所述的碳纤维复合双极板的应用，其特征在于，所述碳纤维复合双极板应用于燃料电池领域。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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