CN116694059A - 一种高电导率的碳纤维复合双极板基料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于燃料电池技术领域，涉及一种高电导率的碳纤维复合双极板基料及其制备方法，制备原料包括以下按质量份数计算的组分：导电填料6.8‑7.2份，改性树脂18.5‑23.8份，天然鳞片石墨68‑72份，固化剂1.4‑3份；所述导电填料包括聚苯胺涂覆的氧化处理碳纤维。上述高电导率的碳纤维复合双极板基料可用于制备兼具超薄及高电导率的碳纤维复合双极板，具有氢气渗透率低、厚度低、强度高、耐腐蚀性能优良、电阻率低、生产能耗低、效率高等优点。
Description
技术领域
本发明属于燃料电池技术领域，涉及一种复合双极板基料及其制备方法。
背景技术
如今，新能源汽车发展飞快，发展前景广阔，双极板作为汽车组件中的重要零件、作为燃料电池的关键核心，发挥着重要的作用。在燃料电池中，双极板占燃料电池总质量的60％以上，承担着不可替代的作用，不仅能均匀分配反应气体扩散到电极、而且还具有能快速传导电流、串联各单电池，使导电速率加快的作用。在双极板的开发利用中，以前多为常用的是石墨双极板和金属双极板，石墨是最早开发的双极板材料，但石墨制作的双极板具有材料孔隙率大、力学性能差、耐热性能一般、阻气性一般等缺点，为解决此痛点，拥有优异机械性能的金属材料得到广泛研究。然而金属双极板易被腐蚀，容易产生催化剂中毒、表面钝化等问题。目前只能采用新型合金材料或涂层等表面处理方法来解决耐蚀性问题。而高聚物复合材料双极板综合了以上两类极板优点，成为研究者研究双极板的重要趋势。人们慢慢使用性价比更高的复合材料以降低双极板的生产成本和提高它的使用性能。双极板的重要作用使我们对双极板的气密性，耐腐蚀性，导电性，强度硬度都有更高的要求。鉴于金属双极板和石墨双极板强度不足，导电率不够的上述情况，因此需要一种兼具超薄性和高电导率的碳纤维复合双极板基料来提升双极板性能。
发明内容
本发明旨在克服上述现有问题，提供一种高电导率的碳纤维复合双极板基料，用于制备超薄高电导率的碳纤维复合双极板。该碳纤维复合双极板具有氢气渗透率低、厚度低、强度高、耐腐蚀性能优良、电阻率低、生产能耗低、效率高等优点。另一方面，本发明还提供上述高电导率的碳纤维复合双极板基料及超薄高电导率的碳纤维复合双极板的制备方法。
本发明将通过以下技术方案解决上述问题：
本发明提供的高电导率的碳纤维复合双极板基料的制备原料包括以下按质量份数计算的组分：导电填料6.8-7.2份，改性树脂18.5-23.8份，天然鳞片石墨68-72份，固化剂1.4-3份；所述导电填料包括聚苯胺涂覆的氧化处理碳纤维。
进一步的，所述聚苯胺涂覆的氧化处理碳纤维的制备方法包括以下步骤：将盐酸(1-2mol/L)、聚苯胺溶液(0.5-1mol/L)和氧化处理碳纤维混合均匀并加热，逐渐滴加氧化性溶液a，当反应时长至少6小时且反应体系颜色变为蓝黑色后停止反应，得到聚苯胺涂覆的氧化处理碳纤维；
其中，所述盐酸、聚苯胺溶液、氧化处理碳纤维和氧化性溶液a的质量份数比为0.3：0.5-1：6.8-7.4：0.2-0.6。
具体的，所述氧化处理碳纤维中氧化处理的方法包括液相氧化法、气相氧化法、电化学阳极氧化法中的至少一种；优选为液相氧化法，所述液相氧化法处理碳纤维的方法包括以下步骤：将氧化性溶液a’加入碳纤维中，加热使其发生剧烈氧化还原反应，冷却后获得液相氧化处理后的碳纤维。
其中，所述氧化性溶液a’包括氯酸钾溶液、高碘酸溶液、浓硝酸、浓硫酸、过锰酸钾溶液、酸化的重铬酸钾溶液、次氯酸钠溶液、过氧化氢溶液和过硫酸钾溶液中的至少一种；
其中，所述氧化性溶液a’与碳纤维加入的质量比为0.3-0.6：4；氧化性溶液a’的浓度为1-2mol/L。
进一步的，所述改性树脂包括丙烯酸酯改性水性聚氨酯、改性环氧型乙烯基酯树脂中的至少一种，优选为改性环氧型乙烯基酯树脂。
具体的，所述丙烯酸酯改性水性聚氨酯的制备方法包括以下步骤：在水性聚氨酯14-17份中加入2-甲基丙烯酸乙酯1-2份、增韧剂1.4-1.5份、引发剂1-2份，在70±5℃下反应2-3h得到预聚物，最后用去离子水分散预聚物，得到丙烯酸酯改性水性聚氨酯；
其中，所述增韧剂优选为聚乙烯醇缩甲醛树脂；
其中，所述引发剂优选为2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮。
具体的，所述改性环氧型乙烯基酯树脂的制备方法包括以下步骤：将有机硅树脂0.3-0.6份与环氧型乙烯基酯树脂18-21份混合，再加入与醇类化合物1.4-2份，在120±5℃下均匀搅拌至糊状，加入增韧剂1.4-2份搅拌均匀，得到改性环氧型乙烯基酯树脂。
其中，所述环氧型乙烯基酯树脂还可以是环氧乙烯基酯树脂、双酚A型环氧型乙烯基酯树脂中的一种；
其中，所述有机硅树脂优选为硅酮树脂或硅氧烷树脂中的一种；
其中，所述醇类化合物优选为正辛醇、正壬醇、正癸醇中的一种；
其中，所述增韧剂优选为聚乙烯醇缩丁醛树脂；
所述改性树脂的制备过程中，除上述优选的增韧剂外，还可选用聚乙烯醇缩丁醛树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚丙烯、聚乙烯醇缩乙醛树脂、聚乙烯醇缩甲醛树脂、聚乙烯醇醚醛树脂中的一种或多种。
进一步的，所述固化剂优选为过氧化苯甲酸叔丁酯或过氧化氢异丙苯固化剂，还可选用氢氧化物、氧化还原体系、过硫酸盐、过氧化苯甲酸叔丁酯和叔丁基过苯甲酸酯中的一种或两种。
进一步的，所述天然鳞片石墨为150目-180目天然鳞片石墨粉料。
根据本发明的另一方面，本发明提供上述高电导率的碳纤维复合双极板基料的制备方法，包括以下步骤：将改性树脂、固化剂与天然鳞片石墨磨合均匀后，再加入导电填料继续磨合，过筛后得到高电导率的碳纤维复合双极板基料；优选的，所述改性树脂为改性环氧型乙烯基酯树脂中的一种，例如改性双酚A型环氧乙烯基酯树脂。
本发明的制备原料还可以包括有机硅树脂0.3-0.6份。
进一步的，所述有机硅树脂优选为硅酮树脂或硅氧烷树脂中的一种。
进一步的，所述固化剂优选为过氧化氢异丙苯固化剂。
本发明提供包含上述原料的高电导率的碳纤维复合双极板基料的制备方法，包括以下步骤：将改性树脂、天然鳞片石墨、固化剂与有机硅树脂磨合均匀，再加入导电填料继续磨合，过筛后得到高电导率的碳纤维复合双极板基料；优选的，所述改性树脂为丙烯酸酯改性水性聚氨酯。
根据本发明的另一方面，本发明所述高电导率的碳纤维复合双极板基料可用于制备超薄高电导率的碳纤维复合双极板，优选使用冷压工艺制备，包括以下步骤：将所述高电导率的碳纤维复合双极板基料置于模具中，在液压机中用80-100MPa压力冷压成型，得超薄高电导率的碳纤维复合双极板。此工艺无需脱模剂可实现直接脱模，且能够得到厚度超薄的复合双极板。
本发明的有益效果在于：
本发明利用聚苯胺涂覆的氧化改性碳纤维作为双极板的基本导电填料，能够明显增加双极板的导电性能，有效提高其强度；采用的改性后的树脂，相对于未改性的树脂而言，性能更加优异，韧性、耐腐蚀性和耐热性性能更优，利用改性树脂能够提高材料的复合伸长率，降低双极板的厚度，完善各项力学性能；本发明采用冷压成型的方式将双极板基料模压成型获得兼具超薄及高导电率的双极板，同时降低其生产成本，有望推动双极板商业化应用推广。
附图说明
图1：本发明实施例1-6的抗弯曲强度测试图。
图2：本发明实施例1-6的厚度测试图。
图3：本发明实施例1-6的电导率测试图。
图4：本发明实施例1-6的接触电阻测试图。
图5：本发明实施例1-6的氢气渗透率测试图。
图6：本发明实施例1-6的腐蚀电流密度测试图。
图7：本发明实施例1-6的表面水接触角测试图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式做出详细的诠释，除非另有其他含义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本领域技术人员在不违背本发明内涵的前提下做出的无创造性改进都属于本发明的保护范围，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
实施例1：
作为本发明的一种优选实施方式，本实施例中所使用的高电导率的碳纤维复合双极板基料由以下按质量份数计算的组分制备而成：聚苯胺涂覆的液相氧化处理碳纤维7.2份，丙烯酸酯改性水性聚氨酯18.5份，150 -180目天然鳞片石墨粉料72份，有机硅树脂0.3份，过氧化氢异丙苯2份；
具体的，所述聚苯胺涂覆的液相氧化处理碳纤维的制备步骤如下：
以质量份数计算，将10wt％氯酸钾溶液0.6份与碳纤维4份均匀搅拌，在80℃下反应1小时，此时发生剧烈氧化还原反应，氧化后用去离子水洗涤至中性，冷却后进行抽滤，再放入烘干箱中80℃干燥，得到液相氧化处理后的碳纤维；
将盐酸(1mol/L)0.3份、聚苯胺溶液(0.5mol/L)2份和上述液相氧化处理后的碳纤维依次加入烧杯中，进行水浴控制温度为0℃与搅拌，再逐滴加入过硫酸铵溶液90ml，使得反应体系总体积为300ml，反应6小时后颜色由透明变为蓝黑，停止搅拌，过滤后用稀盐酸和蒸馏水冲洗，将固体烘干，得到聚苯胺涂覆的氧化处理碳纤维7.2份；
具体的，所述丙烯酸酯改性水性聚氨酯的制备步骤如下：
在水性聚氨酯14份中加入2-甲基丙烯酸乙酯2份、聚乙烯醇缩甲醛树脂1.5份和2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮1份，70℃下反应3h后用去离子水以1500rpm的速度强烈搅拌1h分散预聚物，得到丙烯酸酯改性水性聚氨酯18.5份。
上述高电导率的碳纤维复合双极板基料的制备步骤如下：
将丙烯酸酯改性水性聚氨酯18.5份、150-180目天然鳞片石墨粉料72份与有机硅树脂0.3份、过氧化氢异丙苯2份在高速球磨机中以400r/min磨合均匀，再加入聚苯胺涂覆的液相氧化处理碳纤维7.2份继续磨合2小时，经过300目的造粒机过筛3-5次后得到高电导率的碳纤维复合双极板基料。
实施例2：
作为本发明的一种优选实施方式，本实施例中所使用的高电导率的碳纤维复合双极板基料由以下按质量份数计算的组分制备而成：聚苯胺涂覆的液相氧化处理碳纤维7份，丙烯酸酯改性水性聚氨酯21.4份，150-180目天然鳞片石墨粉料70份，有机硅树脂0.6份，过氧化氢异丙苯3份；
具体的，所述聚苯胺涂覆的液相氧化处理碳纤维的制备步骤如下：
将10wt％氯酸钾溶液0.4份与碳纤维4份均匀搅拌，在80℃下反应1小时，此时发生剧烈氧化还原反应，氧化后用去离子水洗涤至中性，冷却后进行抽滤，再放入烘干箱中80℃干燥，得到液相氧化处理后的碳纤维；
将盐酸(1mol/L)0.3份、聚苯胺溶液(0.5mol/L)2份和上述液相氧化处理后的碳纤维依次加入烧杯中，进行水浴控制温度为0℃与搅拌，再逐滴加入过硫酸铵溶液90ml，使得反应体系总体积为300ml，反应6小时后颜色由透明变为蓝黑，停止搅拌，过滤后用稀盐酸和蒸馏水冲洗，将固体烘干，得到聚苯胺涂覆的氧化处理碳纤维7份；
具体的，所述丙烯酸酯改性水性聚氨酯的制备步骤如下：
在水性聚氨酯17份中加入2-甲基丙烯酸乙酯2份、聚乙烯醇缩甲醛树脂1.4份和2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮1份，70℃下反应3h后用去离子水以1500rpm的速度强烈搅拌1h分散预聚物，得到丙烯酸酯改性水性聚氨酯21.4份。
上述高电导率的碳纤维复合双极板基料的制备步骤如下：
将丙烯酸酯改性水性聚氨酯21.4份、150-180目天然鳞片石墨粉料70份与有机硅树脂0.6份、过氧化氢异丙苯3份在高速球磨机中以400r/min磨合均匀，再加入聚苯胺涂覆的液相氧化处理碳纤维7份继续磨合2小时，经过300目的造粒机过筛3-5次后得到高电导率的碳纤维复合双极板基料。
实施例3：
作为本发明的一种优选实施方式，本实施例中所使用的高电导率的碳纤维复合双极板基料由以下按质量份数计算的组分制备而成：聚苯胺涂覆的液相氧化处理碳纤维6.8份，改性双酚A型环氧乙烯基酯树脂23.8份，150-180目天然鳞片石墨粉料68份，过氧化苯甲酸叔丁酯1.4份；
具体的，所述聚苯胺涂覆的液相氧化处理碳纤维的制备步骤如下：
将高碘酸溶液(0.02mol/L)0.4份与碳纤维4份均匀搅拌，在60℃下反应1小时，此时发生剧烈氧化还原反应，氧化后用去离子水洗涤至中性，冷却后进行抽滤，再放入烘干箱中80℃干燥，得到液相氧化处理后的碳纤维；
将盐酸(1mol/L)0.3份、聚苯胺溶液(0.5mol/L)2份和上述液相氧化处理后的碳纤维依次加入烧杯中，进行水浴控制温度为0℃与搅拌，再逐滴加入过硫酸铵溶液90ml，使得反应体系总体积为300ml，反应6小时后颜色由透明变为蓝黑，停止搅拌，过滤后用稀盐酸和蒸馏水冲洗，将固体烘干，得到聚苯胺涂覆的氧化处理碳纤维6.8份；
具体的，所述改性双酚A型环氧乙烯基酯树脂的制备步骤如下：
将有机硅树脂0.4份与双酚A型环氧乙烯基酯树脂20份混合，再与正壬醇2份混合，置于磁力搅拌器中，在120℃下均匀搅拌至糊状，再加入聚乙烯醇缩丁醛树脂1.4份进行增韧，增加其表面活性和抗弯强度，搅拌均匀后获得改性双酚A型环氧乙烯基酯树脂23.8份。
上述高电导率的碳纤维复合双极板基料的制备步骤如下：
将改性双酚A型环氧型乙烯基酯树脂23.8份、过氧化苯甲酸叔丁酯1.4份和150-180目天然鳞片石墨粉料68份在高速球磨机中以400r/min磨合均匀后，再加入聚苯胺涂覆后的碳纤维6.8份继续磨合2小时，经过300目的造粒机过筛3-5次后得到高电导率的碳纤维复合双极板基料。
实施例4：
作为本发明的一种优选实施方式，本实施例中所使用的高电导率的碳纤维复合双极板基料由以下按质量份数计算的组分制备而成：聚苯胺涂覆的液相氧化处理碳纤维7份，改性双酚A型环氧乙烯基酯树脂21.5份，150-180目天然鳞片石墨粉料70份，过氧化苯甲酸叔丁酯1.5份；
具体的，所述聚苯胺涂覆的液相氧化处理碳纤维的制备步骤如下：
将高碘酸溶液(0.02mol/L)0.4份与碳纤维4份均匀搅拌，在60℃下反应1小时，此时发生剧烈氧化还原反应，氧化后用去离子水洗涤至中性，冷却后进行抽滤，再放入烘干箱中80℃干燥，得到液相氧化处理后的碳纤维；
将盐酸(1mol/L)0.3份、聚苯胺溶液(0.5mol/L)2份和上述液相氧化处理后的碳纤维依次加入烧杯中，进行水浴控制温度为0℃与搅拌，再逐滴加入过硫酸铵溶液90ml，使得反应体系总体积为300ml，反应6小时后颜色由透明变为蓝黑，停止搅拌，过滤后用稀盐酸和蒸馏水冲洗，将固体烘干，得到聚苯胺涂覆的氧化处理碳纤维7份；
具体的，所述改性双酚A型环氧乙烯基酯树脂的制备步骤如下：
将有机硅树脂0.4份与双酚A型环氧乙烯基酯树脂18份混合，再与正辛醇1.6份混合，置于磁力搅拌器中，在120℃下均匀搅拌至糊状，再加入聚乙烯醇缩丁醛树脂1.5份进行增韧，增加其表面活性和抗弯强度，搅拌均匀后获得改性双酚A型环氧乙烯基酯树脂21.5份。
上述高电导率的碳纤维复合双极板基料的制备步骤如下：
将改性双酚A型环氧型乙烯基酯树脂21.5份、过氧化苯甲酸叔丁酯1.5份与150-180目天然鳞片石墨粉料70份在高速球磨机中以400r/min磨合均匀后，再加入聚苯胺涂覆后的碳纤维7份继续磨合2小时，经过300目的造粒机过筛3-5次后得到高电导率的碳纤维复合双极板基料。
实施例5：
作为本发明的一种优选实施方式，本实施例中所使用的高电导率的碳纤维复合双极板基料由以下按质量份数计算的组分制备而成：聚苯胺涂覆的液相氧化处理碳纤维6.8份，改性环氧乙烯基酯树脂22.7份，150-180目天然鳞片石墨粉料68份，过氧化氢异丙苯2.5份；
具体的，所述聚苯胺涂覆的液相氧化处理碳纤维的制备步骤如下：
将酸化的重铬酸钾溶液(0.02mol/L)0.3份与碳纤维4份均匀搅拌，在60℃下反应1小时，此时发生剧烈氧化还原反应，氧化后用去离子水洗涤至中性，冷却后进行抽滤，再放入烘干箱中80℃干燥，得到液相氧化处理后的碳纤维；
将盐酸(1mol/L)0.3份、聚苯胺溶液(0.5mol/L)2份和上述液相氧化处理后的碳纤维依次加入烧杯中，进行水浴控制温度为0℃与搅拌，再逐滴加入过硫酸铵溶液90ml，使得反应体系总体积为300ml，反应6小时后颜色由透明变为蓝黑，停止搅拌，过滤后用稀盐酸和蒸馏水冲洗，将固体烘干，得到聚苯胺涂覆的氧化处理碳纤维6.8份；
具体的，所述改性环氧乙烯基酯树脂的制备步骤如下：
将有机硅树脂0.3份与环氧乙烯基酯树脂19份混合，再与正癸醇1.4份混合，置于磁力搅拌器中，在120℃下均匀搅拌至糊状，再加入聚乙烯醇缩丁醛树脂2份进行增韧，增加其表面活性和抗弯强度，搅拌均匀后获得改性环氧乙烯基酯树脂22.7份。
上述高电导率的碳纤维复合双极板基料的制备步骤如下：
将改性环氧乙烯基酯树脂22.7份、过氧化氢异丙苯2.5份与150-180目天然鳞片石墨粉料68份在高速球磨机中以400r/min磨合均匀后，再加入聚苯胺涂覆后的碳纤维6.8份继续磨合2小时，经过300目的造粒机过筛3-5次后得到高电导率的碳纤维复合双极板基料。
实施例6：
作为本发明的一种优选实施方式，本实施例中所使用的高电导率的碳纤维复合双极板基料由以下按质量份数计算的组分制备而成：聚苯胺涂覆的液相氧化处理碳纤维7份，改性环氧乙烯基酯树脂21.7份，150-180目天然鳞片石墨70份，过氧化氢异丙苯1.3份；
具体的，所述聚苯胺涂覆的液相氧化处理碳纤维的制备步骤如下：
将酸化的重铬酸钾溶液(2mol/L)0.4份与碳纤维4份均匀搅拌，在60℃下反应1小时，此时发生剧烈氧化还原反应，氧化后用去离子水洗涤至中性，冷却后进行抽滤，再放入烘干箱中80℃干燥，得到液相氧化处理后的碳纤维；
将盐酸(1mol/L)0.3份、聚苯胺(0.5mol/L)2份和上述液相氧化处理后的碳纤维依次加入烧杯中，进行水浴控制温度为0℃与搅拌，再逐滴加入过硫酸铵溶液90ml，使得反应体系总体积为300ml，反应6小时后颜色由透明变为蓝黑，停止搅拌，用稀盐酸和蒸馏水冲洗，过滤后将固体烘干，得到聚苯胺涂覆的氧化处理碳纤维7份；
具体的，所述改性双酚A型环氧乙烯基酯树脂的制备步骤如下：
将有机硅树脂0.3份与环氧乙烯基酯树脂18份混合，再与正癸醇1.4份混合，置于磁力搅拌器中，在120℃下均匀搅拌至糊状，再加入聚乙烯醇缩醛树脂2份进行增韧，增加其表面活性和抗弯强度，搅拌均匀后获得改性环氧乙烯基酯树脂21.7份。
上述高电导率的碳纤维复合双极板基料的制备步骤如下：
将改性环氧乙烯基酯树脂21.7份、过氧化氢异丙苯1.3份与150-180目天然鳞片石墨粉料70份在高速球磨机中以400r/min磨合均匀后，再加入聚苯胺涂覆后的碳纤维7份继续磨合2小时，经过300目的造粒机过筛3-5次后得到高电导率的碳纤维复合双极板基料。
对比例1：
本对比例与实施例1的区别在于，对比例采用的未经过聚苯胺涂敷的液相氧化处理碳纤维。
对比例2：
本对比例与实施例3的区别在于，对比例采用的未经过聚苯胺涂敷的液相氧化处理碳纤维。
对比例3：
本对比例与实施例5的区别在于，对比例采用的未经过聚苯胺涂敷的液相氧化处理碳纤维。
将上述实施例1-6与对比例1-3获得的碳纤维复合双极板基料通过冷压工艺制备成碳纤维复合双极板；所述冷压工艺包括以下步骤：将碳纤维复合双极板基料置于模具中，在液压机内用80-100MPa的压力冷压2min后成型，得到碳纤维复合双极板，进行性能测试。
测试方法如下：
a.抗弯曲强度测试：采用WD-10D万能测试机，将压头以0.01mm/s的加载速度均匀且无冲击地施加，直至达到规定弯曲程度或断裂，使用三点弯曲法测试复合双极板的抗弯强度，平行测试3-5次取平均值。
b.厚度测试：取测试样品六个不同的位置，采用测厚仪测试厚度，平行测试3-5次取平均值。
c.电导率测试：采用YY-2511型直流低阻测量仪测试电导率，平行测试3-5次取平均值。
d.接触电阻测试：采用YY-2511型直流低阻测量仪测试复合双极板与扩散层间的接触电阻，平行测试3-5次取平均值。
e.氢气渗透率测试：采用氢气透过池来测试氢气透过率，平行测试3-5次取平均值。
f.腐蚀电流密度测试：使用CHI-660D电化学工作站进行测试腐蚀电流密度，采用标准饱和汞-硫酸亚汞电极做参比电极，平行测试3-5次取平均值。
g.表面水接触角测试：使用座滴法测量静态水在样品表面的接触角，采用DSA100E接触角测量仪测试静态水的接触角。
测试结果如下表1-2所示：
表1：实施例1-6测试结果
表2：对比例1-3测试结果
上述结果表明，通过乙烯基树脂，有机硅树脂，碳纤维等基料合成的双极板，抗弯强度能达到双极板需要的水平，厚度能达到0.642mm，同时在降低其厚度的条件下，还具有极低的接触电阻，可以明显降低其电能的损耗，节约能源，同时提高了其电导率及其性能，降低了其氢气渗透率，完善了其力学性能，提高了双极板的耐腐蚀性，不仅降低了其生产成本，同时提高了双极板各项基本性能，有利于在生产中投入使用。本发明采用聚苯胺涂覆的氧化改性碳纤维作为双极板的基本导电填料，相对于氧化改性碳纤维，能够显著提高双极板的导电性能，同时具有氢气渗透率低、厚度低、强度高、耐腐蚀性能优良、电阻率低、生产能耗低、效率高等优点。
可以理解的是，以上具体实施例均为本发明的进一步说明，并不用于限定本发明的保护范围，对本领域技术人员来说，在没有创造性劳动的条件下所获得的所有其它润饰和修改，都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种高电导率的碳纤维复合双极板基料，其特征在于，制备原料包括以下按质量份数计算的组分：导电填料6.8-7.2份，改性树脂18.5-23.8份，天然鳞片石墨68-72份，固化剂1.4-3份；所述导电填料包括聚苯胺涂覆的氧化处理碳纤维。
2.根据权利要求1所述的高电导率的碳纤维复合双极板基料，其特征在于，所述氧化处理碳纤维中氧化处理的方法包括液相氧化法、气相氧化法、电化学阳极氧化法中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的高电导率的碳纤维复合双极板基料，其特征在于，所述改性树脂包括丙烯酸酯改性水性聚氨酯树脂、改性环氧型乙烯基酯树脂中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的高电导率的碳纤维复合双极板基料，其特征在于，所述改性树脂包括改性环氧型乙烯基酯树脂；将有机硅树脂0.3-0.6份与环氧型乙烯基酯树脂18-21份混合，再加入与醇类化合物1.4-2份，在120±5℃下均匀搅拌至糊状，加入增韧剂1.4-2.4份搅拌均匀，得到改性环氧型乙烯基酯树脂。。
5.根据权利要求4所述的高电导率的碳纤维复合双极板基料，其特征在于，所述醇类化合物为正辛醇、正壬醇、正癸醇中的一种。
6.根据权利要求1任一项所述的高电导率的碳纤维复合双极板基料，其特征在于，所述制备原料还包括有机硅树脂0.3-0.6份。
7.根据权利要求6所述的高电导率的碳纤维复合双极板基料，其特征在于，所述有机硅树脂为硅酮树脂或硅氧烷树脂中的一种。
8.一种如权利要求1-5任一项所述高电导率的碳纤维复合双极板基料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将改性树脂、固化剂与天然鳞片石墨磨合均匀后，再加入导电填料继续磨合，过筛后得到高电导率的碳纤维复合双极板基料。
9.一种如权利要求6-7任一项所述高电导率的碳纤维复合双极板基料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将改性树脂、天然鳞片石墨、固化剂与有机硅树脂磨合均匀后，再加入导电填料继续磨合，过筛后得到高电导率的碳纤维复合双极板基料。
10.一种超薄高电导率的碳纤维复合双极板，其特征在于，由权利要求1-7任一项所述高电导率的碳纤维复合双极板基料制备而成。
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| Title |
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| 罗晓宽等: "质子交换膜燃料电池薄型石墨双极板研究", 《电源技术》, vol. 32, no. 11, 31 December 2008 (2008-12-31), pages 760 - 761 * |
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