TW200945650A - Manufacturing method for fuel cell dual-electrode board - Google Patents

Description

200945650 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有敝-種雙極板之製作方法，電池雙極板之製作方法。 【先前技術】 由於地球上的資源有限，在人口密度持續增加與工業迅速的發展，加 速資源消耗，更造成了環境污染，除了研發更高轉換效率的能源技術外， 還必須使能源技術污染環境的能力降低。而燃料電池就是符合此特性的能 ❹源麟m麵電池近年來受浙多企業投人相當多的人力資源 在燃料電池的研究。 燃料電池種類多，其中一種是具有雙極板之燃料電池。而雙極板必須 具有下列特性，如分隔氧化劑與還原劑、有收集電流作用、雙極板兩側應 置有使反應氣體均勻分佈的流道與择保電池堆的溫度均勻分佈和達到散熱 效果。而雙極板材料選擇有列下幾項考量，製造成本、抗腐蝕性、材料導 電性、材料氣密性、重量輕與良好的機械性質。目前雙極板最普遍使用的 材料為石墨，利用碳粉或石墨粉混合可石墨化樹脂備製。碳粉或石墨粉混 合樹脂備製的雙極板具有下列質輕、耐腐蝕與導電佳之特點。但也具有一 〇 些缺點，如雙極板以碳粉或石墨粉製作而比較脆弱，因此容易造成組裝上 的難度。而一般雙極板燒結製備而成為多孔性，需添加添加物。因此須以 特殊的樹脂與碳粉或石墨粉製作混合製作，如以聚苯並嚼嗪 (polybenzoxazine) ° 聚吡咯膜具有導電性能好、穩定、製備容易、無毒等優點，且具有較 大的化學和電化學穩定性以及較強的抗干擾和抗毒能力，而在多個域有廣 闊的應用前景。而在聚吡咯膜添加導電或其他元素可增加聚吡洛膜之其他 特性。如用高氣酸根(C10O摻雜的聚吡咯比用硝賤根(n〇3·)摻雜聚吼洛具有 更高的表容量。用萘多磺酸根階梯掺雜的聚吡咯具有非常快速的充放電能 力’但比容量較低。合成溫度是另一個重要影響因素，Hu等在下制備 200945650 的PPy-Cl的電化學容量性能接近理想電容器性能，其比容量高達邪即.^， 但其聚合電量不超過1C . cnf2，比容量將隨著厚度的進一步增加而降低。 聚苯並噁嗪(polybenzoxazine)是近年來被廣泛發展及應用新穎性的 熱固性樹脂’不僅保有酚醛樹脂之優點並克服其缺點。苯並噁嗓 (Benzoxazine)單體主要由一級胺（primaiT㈣肪）、酚（咖⑽丨）和 甲醛（fonnaldehyde)所合成，其結構為雜環化合物主要由〇xazine以呢 所組成。苯並噁嗪單體在聚合硬化過程中不需要加入任何催化劑或硬化 劑，也不會因聚合反應而產生對人趙和環境有害之氣體，亦不會產生任何 副產物。 ❹ 聚苯並斜擁雜高的«_溫度，紐數，低吸雜，好的介電 性質，再加上硬化時不會收縮甚至會稍微的膨脹。由於其製品之尺寸安定 性佳可以製it浦之料，再者祕其減她產^設計自域較高。且 由於苯並嚼嗪前驅物的製備可選擇多種不同的單體合成，所製得的聚苯並 。惡嗪單體域及聚合餅可制不_耐熱性倾賊物性，_可以廣 泛應用於電子材料之封裝與絕緣。由於祕樹脂原料取得容易、合成方便、 良好的麵強度、熱安定性、電絕雜、尺寸安定性、对化學藥品性等特 點’目前已廣泛賴餘電H，絕歸祕複合娜等。以祕樹脂為基 〇材之複合材料因具有防火、難燃、等特性，已成為重要的防火材料用樹脂。 因此本發明_聚苯並姆製作雙減可增加雙極板的耐熱性質與機 械物性，即可強化雙極板’拉雙極板麟❿增加祕組裝上的難度，且 可增加雙極板的化學和電化學穩定性，並且可使雙極板具較強的抗干擾和 抗毒能力，以解決上述之問題。 【發明内容】 本發明之主要目的’在雜供—麵料電峻極板之製作方法，其係 藉由-交聯性樹脂混合-導電材料而為一混合物，並且壓模成型混合物， 極板’使雙極板錢麵度熟安雜提升，以提升雙 200945650 極板之使用壽命。 本發明之次要目的，在於提供一種燃料電池雙極板之製作方法，其係 藉由一導電纖維之兩側形成一聚吡咯，以製作燃料電池雙極板，如此以增 加雙極板之導電性、化學穩定性、電化學反應性及安全性。 本發明之另一目的，在於提供一種燃料電池雙極板之製作方法，其係 以電聚合的方式於導電纖維聚合聚吡咯而製作雙極板，如此使雙極板具導 電性、化學穩定性、電化學反應性及安全性。 本發明於提供一種燃料電池雙極板之製作方法，該方法首先，提供一 交聯性樹脂；之後，混合一導電材料於交聯性樹脂而為一混合物；最後， 壓模成型該混合物。或者該方法首先，設置一導電纖維於一容器内；之後， 設置一吡咯水溶液於容器内，吡咯單體水溶液位於導電纖維之一側；接著， 設置一氧化劑水溶液於容器内，氧化劑水溶液位於導電纖維之另一側；然 後’形成一聚吡略於導電纖維而為一複合材料；最後，壓模成型複合材料。 或者首先’設置一導電纖維、一對電極與一參考電極於一吡咯水溶液；之 後’聚合一聚吨哈於導電纖維而為一複合材料；最後，壓模成型複合材料β 如此以使雙極板之機械強度與熱安定性提升，以提升雙極板之使用壽命， 且增加雙極板之導電性、化學穩定性、電化學反應性及安全性。 【實施方式】 兹為使貴審查委員對本發明之結構特徵及所達成之功效有更進一步 之瞭解與認識’謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明，說明如後： 請參閱第一圖，其係為本發明較佳實施例之流程圖；如圖所示，本發 明於提供一種燃料電池雙極板之製作方法’該方法首先，進行步驟S1，提 供交聯性樹脂’交聯性樹脂為聚苯並嗔唤(poly^j^oxazine);之後，進 行步驟S2’混合一導電材料於交聯性樹脂而為一混合物，導電材料為石墨； 最後，進行步驟S3，壓模成型混合物。本發明之燃料電池雙極板之製作方 法，其係利用高分子複合材料及其壓模成型方法，複合材料主要是以耐蝕 7 200945650 極板之設計 性佳且機麵度冑之聚輕姆⑽ybenzQxazine)為域，賴由現換 過程中，冑入與石墨粉末進行混合，以製備均質固化混合物，最終在搭以 模壓成型法’難齡物難祕料電麵需之雙極板。料，聚合^應 過程中，所加人之各式添㈣，捕於製程之穩定似多元性。本發明所 製備完成之複合材料，將兼具鮮並対與添加狀伽，如賊強度、 熱安定性、耐化學藥品健及尺寸安紐，也祕壓_各式畴電池雙 請參閱第二A圖與第二B圖’其係為本發明另—較佳實施例之流程圖 與動作示意圖；如圖所示’本發明於提供一種燃料電池雙極板之製作方法， 首先’進行步驟S01，設置兩檔板1〇於一導電纖維2〇之兩侧；接著，進行 步驟S11 ’設置導電纖維20於一容器30内，導電纖維2〇為碳纖維；之後， 進行步称S2卜設置—比洛（Pyrr〇ie)水溶液32於容器3〇内"比略單體 水溶液32位於導電纖維20之一側；接著，進行步驟S31，設置一氧化劑水 溶液34於容器30内，氧化劑水溶液34位於導電纖維2〇之另一側；然後， 進行步驟S41 ’形成-聚轉於導電纖維2〇而為一複合材料；最後，進行 步驟S51，壓模成型複合材料。此實施例係利用高分子複合材料及其壓模成 型方法’主要是以導電極佳、化學穩定且環保性極佳之聚吡咯(p〇lypyrr〇i) φ為主體，並藉由吡咯水溶液32與氧化劑水溶液34反應過程中於導電纖維 20細縫中生成聚吡咯而為一複合材料，最終在搭以模壓成型法將其複合 材壓製為燃料電池所需之雙極板。此外，在形成一聚吡咯於導電纖維2〇的 聚合反應過程中，所加入之各式添加劑，也利於製程之穩定性及多元性。 本發明所製備完成之複合材料，將兼具聚°比略與添加劑之優點，如導電性、 化學穩定性、電化學反應性佳及安全性，也易於壓模出各式燃料電池雙極 板之設計。 請參閱第三A圖與第三B圖，其係為本發明另一較佳實施例之流程圖 與動作示意圖；如圖所示，本發明於提供一種燃料電池雙極板之製作方法， 首先，進行步驟S12 ’設置一導電纖維40、一對電極50與一參考電極6〇 200945650 於一"比洛水溶液70，導電纖維40為碳纖維，並且將導電纖維4〇、對電極 50與參考電極60階設一電位計82與一庫倫計84，吼咯水溶液70添加一 陰離子添加劑；之後，進行步驟S22，聚合一聚吡嘻於導電纖維40而為一 複合材料；最後，進行步驟S32，壓模成型複合材料。此實施例於吡咯水溶 液70添加陰離子添加劑，使複合材料兼具聚吡咯與所添加離子/原子之優 點，如導電性、化學穩定性、電化學反應性佳及安全性，也易於壓模出各 式燃料電池雙極板之設計。 綜上所述，本發明之燃料電池雙極板之製作方法，藉由一交聯性樹脂 0 混合一導電材料而為一混合物，並且壓模成型混合物為雙極板；或著藉由 —導電織維之兩側形成一聚吡咯，以製作燃料電池雙極板；或者以電聚合 的方式於導電纖維聚合聚吡咯而製作雙極板，如此使雙極板之機械強度與 熱安定性提升，以提升雙極板之使用壽命，且可使雙極板具導電性、化學 穩定性、電化學反應性及安全性。 故本發明係實為一具有新穎性、進步性及可供產業利用者，應符合我 國專利法所規定之專利申請要件無疑，爰依法提出發明專利申請，祈鈞 局早曰賜准專利，至感為禱。 淮以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，並非用來限定本發 ©明實施之範圍，舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精 神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 第一圓為本發明較佳實施例之流程圖； 第一A圖為本發明另一較佳實施例之流程圖； 第二B圖為本發明另一較佳實施例之動作示意圖； 第一A圖為本發明另一較佳實施例之流程圖；以及 第一B圖為本發明另一較佳實施例之動作示意圖。 200945650 【主要元件符號說明】 檔板10 導電纖維20 容器30 吡咯單體水溶液32 氧化劑水溶液34 導電纖維40 對電極50 參考電極60 ❿吡咯水溶液70 電位計82 庫倫計84

Claims (1)

1. 200945650 十、申請專利範圍： 1. -種燃料電池雙極板之製作方法，包含 提供一交聯性樹脂； 混合-導電㈣_交雛納旨喊-齡物；以及 壓模成型該混合物。 m專利範圍第1項所述之電池雙極板之製作方法，其中該交聯性樹 月曰為聚本並°惡嗪(P〇lybenzoxazine)。 3.=請專利範圍第丨項所述之電池雙極板之製作方法，其中該導電材料 為石墨。

   4. 一種燃料電池雙極板之製作方法，包含： 設置一導電纖維於一容器内； αϋ咯（pyrroie)水溶液於該容器内該轉單體水溶液位 導電纖維之一侧； '° 設置-氧化劑水溶液於該容器内，該氧化劑水溶液位於該導電纖 另一側； 形成-聚轉於該導電纖維而為—複合材料；以及 壓模成型該複合材料。 φ 5·如申請專利範圍第4項所述之電池雙極板之製作方法，其中於設置一導 電纖維於-容器内之步驟前，更包含—步驟，設置兩檔板於該導電纖維 之兩側。 6. 如申請專利範圍第4項所述之電池雙極板之製作方法，其中該導電纖維 為碳纖維》 7. —種燃料電池雙極板之製作方法，包含： 設置-導電纖維、-對電極與一參考電極於一稱水溶液； 聚合一聚吡洛於該導電纖維而為一複合材料 :以及 壓模成型該複合材料。 8. 如申請專利範圍第7項所述之電池雙極板之製作方法，其中該導電纖維 200945650 為碳纖維。 9.如申請專利範圍第7項所述之電池雙極板之製作方法，其中該吡咯水溶 液添加一陰離子添加劑。

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