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模压石墨材料

  燃料电池模压膨胀石墨/树脂复合双极板钻研燃料电池模压膨胀石墨/树脂复合双极板钻研史惟澄,杨代军啦,刘金玲 一,钱 铮 ,马修新 。.同济大学汽车学院,上海 .同济大学新能源汽车工程中央,上海 摘要:综述了用于质子换取膜燃料电池的模压膨胀石墨/树脂复合双极板的树脂选型以及膨胀石墨:树脂的配比对双极板本能的影响。所选树脂除了要能保障双极板的较高刻板强度和气密性外,还要有利于低本钱化的模压临蓐,本事有用地增进燃料电池的起色。促进其贸易化。为了补偿双极板插手树脂后带来的电导率消浸的题目,还需插手碳纤维、碳纳米管等辅助导电填料。其余,模压工艺及参数的选拔与确定对双极板的本能也有直接影响。枢纽词:膨胀石墨:树脂辅助导电填料模压中图分类号: . 文献标识码: 著作编号:? ? / ? ,一,? , ,?., . / , : :, ,. . , , , . , 。 : 双极板是车用质子换取膜燃料电池的紧张构成部件之 甜头,但须处置其易受腐化的题目。纯石墨板固然耐腐化性一,正在质料与加工工艺的选拔方面,务必餍足必定的导电性、 优,然而石墨的脆性决断了其刻板强度不敷,且古代的机加工密度、气密性、刻板强度、耐腐化性、加工容易和本钱低等要 工艺繁琐、本钱偏高,倒霉于批量临蓐】 。2元彩票 / 复合板承担了石墨板导电导热、耐腐化性好等甜头,又具有比纯石墨板更好的求。为此,美邦能源片面外拟定了针对燃料电池双极板刻板强度与柔性,且模压成型工艺使其更适于批量临蓐。是以的本能目标,如外 所示。按质料分类,双极板可分为金属板、纯石墨板和复合板。 可模压的 / 复合双极板希望到达各类本能目标,并缩短加金属板具有导电导热性高、刻板强度高、阻气性强和易加工等 工周期,低浸临蓐本钱。外 双极板本能目标【’ / 复合板的质料由导电填料、纠合物和辅助导电填料组本能 . 备注 成。导电填料平常有自然石墨、人制石墨和膨胀石墨等。与天目标然石墨和人制石墨比拟,膨胀石墨具有柔性、易加工及气密性本钱 . . 质料/ . . 等甜头。但纯膨胀石墨板的强度和气密性不行餍足相应条件,密度,一】 . 需插手树脂来抬高刻板强度、气密性。电导率/ . 双极板的高导电条件必要抬高其石墨含量,而气密性和气 / 测试气体为氢气、氮气,温度为 . 一。一℃,压力为 .刻板强度的条件又必要抬高其树脂含量,使得石墨和树脂的抗弯强度/ 以样品断裂为准比例成为冲突。为处置这个冲突,运用辅助导电填料来巩固双腐化电极板的电导率和刻板强度。热传导系数,『模压成型工艺能使双极板流场正在模压历程中直接得回,收稿日期: ? ?低浸了临蓐本钱 ,易于批量临蓐,并具有成品电导率高、摆设基金项目:上海市科委底子钻研项目容易等甜头。作家简介:史惟澄 一 ,女,渐江省人,硕士生,首要钻研目标为燃料电池。本文首要阐述了用于质子换取膜燃料电池的模压成型膨 . 胀石墨/树脂复合双极板的树脂选型以及膨胀石墨/树脂配 树脂可能反复加工,且成型恶果高。但其复合质料相对较脆,比对双极板本能的影响,以及为了补偿双极板插手树脂后带 用于创制双极板必要较大厚度本事保障刻板强度。而热固性来的电导率消浸的题目,所需增加的辅助导电填料的选型。此 树脂能酿成结实的三维网状布局,具有更高的弯曲强度,能用外还阐述了模压工艺的选拔。由于质料与工艺的选拔相辅相 来创制更薄的双极板。外 罗列了各类可用于创制双极板的成,对双极板的本能有着直接影响,只要寻找到适应的质料和 树脂及其甜头。与之相成家的加工工艺,本事有用地落成复合双极板的制备。 外 为区别树脂对双极板本能的影响。选拔时,刻板性好和耐腐化是需要条款,正在燃料电池运转的温度、湿度和酸性条树脂的选型及对双极板本能的影响件下,树脂要保障长工夫不受腐化。上述树脂都餍足刻板性和. 树脂选型耐腐化性的条件。其余,探求到双极板的模压工艺,树脂最好复合双极板采用树脂与导电填料搀和,起到巩固抗弯强或许具备较好的滚动性,使模压历程中,树脂能正在较低的压力度和气密性的效用。用于复合板的树脂分为热塑性树脂和热下神速填充到膨胀石墨的孔隙中,与膨胀石墨敷裕且匀称地固性树脂。热塑性树脂与导电填料搀和后酿成适于模压的无赖合。上述树脂中,聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚苯硫醚、乙烯基酯合物,然而取模前必要长年华冷却。热固性树脂则不必要冷却树脂和环氧树脂都具备较好的滚动.眭。就可能取模,简化了工艺流程,缩短了临蓐周期。其余,热塑性树脂 缩写 类型 甜头聚丙烯 热塑性 耐腐化,滚动性好,冷却速率疾,适于模压成型聚偏氟乙烯热塑性 耐腐化、耐高温、耐氧化、易加工,刻板强度高 ’聚苯硫醚 热塑性 易与膨胀石墨搀和【,耐腐化,刻板强度较高,耐高温,耐疲倦,本钱较低丙烯酸树脂 热塑性 热褂讪性好,耐腐化。 】乙烯基酯树脂 热固性 成型性好,易加工,高比强度,耐疲倦酚醛树脂 热同性 刻板强度高且价值低廉,耐水,耐腐化 , 环氧树脂 热固性 刻板强度高,易加工,易与膨胀石墨相容,成型紧缩率低,褂讪性好】聚苯并恶嗪 热固性 刻板本能好,高耐热性聚酰溅胺热同性 刻板本能好,热褂讪性高,耐腐化用酚醛环氧树脂 热同性 热褂讪性、耐腐化性和加工时的尺寸褂讪性均优于环氧和酚醛树脂树脂 导电填料 含景质盈分数 电导率/【 】 / . . 一: 抗弯强度/聚丙烯 膨胀石墨 。聚偏氟乙烯 膨胀石墨 . . 聚苯硫醚 彩胀石墨 . . 一.烯基酯树赡 膨胀石墨 .酚醛树脂 膨胀石攫 . . 环氧树脂 膨胀石墨 .聚酰般胺 膨胀石墨 . . 树脂含量对双极板本能的影响树脂含量对双极板本能有直接的影响。钻研注解,树脂含量为 % 质料分数 的膨胀石墨/聚丙烯复合双极板具有搬优异的气密性,透气率低于× 。 /? ,远低于麓目标中所容许的最大气体分泌率。树脂含量为 %的膨胀石罂墨/聚酰亚胺复合双极板的电导率到达 / ,透气率为. /,抗弯强度为 .,均餍足的本能目标 。钻研发觉 ,关于膨胀石墨/酚醛复合双极板 如图 、酚醛树脂含量质料分数,%所示 ,当酚醛树脂含量从 % 质料分数 减少到 % ,图 密度与酚醛树脂含量联系脂的含量应限制正在 %~ %。此时,双极板的电导率到达双极板密度由 . / 消浸至 . , ,平面电导率由 / ,抗弯强度为,均餍足的条件。/ 发端神速消浸树脂含量到达 %及以上时,平面图 、 、 分手为膨胀石墨/环氧树脂复合双极板的密度、电导率消浸至 / 以下,不行餍足的条件。而抗弯气体分泌率和抗弯强度与树脂含量的联系弧线。跟着树脂含量强度呈先增大后减小的趋向,并正在树脂含量为 %时到达最的减少,双极板的密度、气密性和抗弯强度有明显的抬高。当树大,正在~。为了餍足双极板的各项本能条件,酚醛树 . 。 .降至 × /,抗弯强度由 .上升至 . 。其余,其平面电导率永远大于/ 。归纳探求的各项目标,膨胀石墨/环氧树脂复合双极板中树脂的含量应露目 . .Ⅲ×、褂蝼皇 ●翟大于 %。 巴鲫 蚰 : 总之,复合双极板所需的树脂务必具备优异的刻板性和横 憩曲 甜耐腐化本能,为便于加工,树脂最好或许同时兼备较好的滚动脚性,聚丙烯、聚苯并恶嗪具备优异的滚动性聚酰亚胺、聚偏氟乙烯、聚苯硫醚具备较好的刻板强度酚醛树脂除了刻板强度优异外,价值也较低廉而环氧树脂的

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