石墨／聚合物复合双极板的制备与性能表征

以石墨为导电骨料,高分子聚合物为粘结剂,通过模压成型制备质子交换膜燃料电池双极板。主要探讨了导电骨料种类、粘结剂种类、导电骨料的粒度分布、石墨的表面处理及其增强纤维表面处理对双极板性能的影响。实验结果表明:各种影响因素对材料密度影响不大,但对导电性和抗折强度的影响很大;用天然石墨作导电骨料的样品性能明显优于用人造石墨作导电骨料的样品性能;用改性树脂为粘结剂的样品的性能优于其他各种未改性树脂为粘结剂的样品性能。最佳的实验条件为:用天然石墨A和C作导电骨料,改性树脂R3和自制树脂R6作粘结剂,石墨的粒度分布为-160～ 200目或-200～ 325目,石墨用98%的浓硫酸处理,纤维选用酒精处理以增强纤维与树脂间的结合力。     

超声分散技术在燃料电池复合材料双极板制备中的应用

以天然鳞片石墨、炭黑和环氧改性酚醛树脂为原料,采用模压工艺制备石墨/聚合物复合材料双极板。研究了不同原料混合方式对复合材料双极板结构与性能的影响,并分别以最优化条件下制备的复合材料双极板和无孔石墨双极板组装了PEMFC单电池,对复合材料双极板的电化学性能进行了初步对比研究。结果表明:采用超声分散方式制得的双极板的各项性能都明显优于传统的机械混合方式制得的复合材料双极板;在低电流密度条件下,以复合材料双极板组装的PEMFC和以无孔石墨板组装的PEMFC的电池电压及功率密度基本一致;而由于复合双极板的电导率低于无孔石墨双极板,因此在大电流密度下,以复合材料双极板组装的PEMFC的电池电压和功率密度皆小于以无孔石墨板为双极板的PEMFC。     

燃料电池不锈钢双极板表面改性研究进展

不锈钢具有良好的导电性和耐蚀性、优异的机械性能和加工性能及较低的成本,是燃料电池双极板传统材料石墨的合适替代材料。然而,不锈钢双极板在燃料电池环境中容易形成钝化膜导致电池性能的减低;此外,在长时间电池运行过程中,不锈钢双极板容易发生腐蚀,其腐蚀产物容易造成催化剂中毒,从而导致电池性能的大幅降低。因此,不锈钢双极板必须经过表面处理或改性,以满足使用性能。本文详细描述了目前不锈钢双极板表面处理的研究现状,并对不锈钢双极板表面处理技术的发展方向做了展望。     

表面改性金属双极板在直接甲醇燃料电池中的应用

石墨双极板由于制作成本高、易碎等不利因素严重制约直接甲醇燃料电池（DMFC）的发展。表面改性后的金属材料由于具备接触电阻低，加工强度高等优点而受到广泛关注。但是，迄今为止，国内少见改性金属双极板在DMFC中的研究报道。本文分别对金属及其氧化物、导电高分子、碳膜及金属碳化物、金属氮化物作为金属材料表面改性膜层进行了详述。基于改性金属双极板在模拟DMFC运行环境中的腐蚀原理，重点分析了表面改性前后金属双极板的抗腐蚀性能、接触电阻、表面涂层的成分及形态等关键参数，分析比较了改性涂层金属双极板对燃料电池运行中的电化学行为和寿命的影响。展望了表面改性金属双极板在DMFC中应用的研究趋势，为实现DMFC便携式发展奠定了良好的基础。     

全钒液流电池复合材料双极板研究

研究导电性高、耐腐蚀性强的双极板对发展全钒液流电池等大规模蓄电储能装备具有重要意义.在聚偏氟乙烯(PVDF)高分子基体中加入炭黑(CB)、鳞片石墨(GP)、膨胀石墨(EG)等导电填料,均匀分散后制备导电双极板,考察了导电填料种类、含量、粒度大小、分散方式对双极板导电性能的影响规律,利用x射线衍射(XRD)和扫描电子显微...     

聚偏氟乙烯与导电填料复合材料的电性能研究

采用聚偏氟乙烯(PVDF)热塑性树脂与导电性填料Ti3SiC2或TiB2或石墨复合,通过高温模压的方法制备了导电复合材料,测量了导电性能,并借助扫描电镜表征了复合材料的微观结构,分析了影响导电复合材料导电性的因素.结果表明,PVDF/Ti3SiC2复合材料有望用于制备质子交换膜燃料电池的双极板.     

石墨/聚丙烯复合板的导电与阻气性能

为寻找具有高导电与气密性能且成本低廉的聚合物膜燃料电池双极板新材料和加工方法，利用热压法制备了石墨与聚丙烯(PP)的复合板，考察了PP质量分数、粒径、混合均匀程度、熔体质量流动速率对复合板导电性能以及阻气性能的影响，并与纯柔性石墨板的导电与阻气性进行了比较。实验表明，PP质量分数及其与石墨颗粒混合的均匀性是对复合板的导电和阻气性产生影响的重要因素；PP与石墨颗粒混合的均匀性对复合板的导电性影响较大，混合均匀则导电率高；PP粒径、MFR等亦可对复合板的导电和阻气性能产生影响，但程度较小。     

聚芳双硫醚/膨胀石墨/碳纤维纳米复合材料双极板的研制

以环状芳香双硫醚低聚物(COBDS)、膨胀石墨(EG)及碳纤维(CF)为原料,通过原位开环聚合制备出纳米复合材料双极板,并研究了这种复合材料的密度、电导率、弯曲强度、微观形态等特性.结果表明,这种纳米复合材料双极板具有密度小、导电性良好、弯曲强度较高以及气密性良好等优点.     

PF/MCMB/石墨/CF复合材料燃料电池双极板的研制

针对目前机加工燃料电池石墨双极板、金属双极板的不足,研究了采用酚醛树脂(PF)、中间相碳微球(MCMB)、石墨和碳纤维(CF)为原料通过模压成型、渗碳烧结工艺制备复合材料双极板。结果表明,所研制的复合材料双极板具有更佳的综合性能,其制造成本低、效率高,碳元素含量达95%,压缩强度大于100MPa,弯曲强度大于30MPa,体积电阻率小于50×10-6Ω·m,所组装的单电池能满足燃料电池苛刻工作条件和性能上的要求。     

金属双极板在模拟直接甲醇碱性燃料电池环境中的电化学行为

直接甲醇碱性燃料电池(DMAFC)由于采用了碱性电解质膜,许多在酸性介质中无法使用的非铂金属成为可选的催化剂已经引起了大家的普遍关注。双极板,特别是金属双极板作为DMAFC中一个关键材料对电池的输出性能起着重要的作用,其腐蚀性的大小决定了燃料电池的使用寿命长短。迄今为止,金属双极板在DMAFC中的研究国内外少见报道。本文对比研究了不锈钢316L和石墨作为双极板在模拟DMAFC中的电化学性能。动电位和电化学阻抗谱分析结果表明:不锈钢316L腐蚀电流低于石墨,其极化电阻明显高于石墨,恒电位实验结果与Tafel曲线分析结果一致,验证了动电位和电化学阻抗谱的实验结果。说明在碱性环境中,金属双极板与电解质溶液之间的反应活性比石墨双极板低,为拓宽不锈钢316L在DMAFC的应用奠定了理论基础。     

金属双极板表面改性涂层的评价方法研究进展

理想的质子交换膜燃料电池（PEMFC）用金属双极板需要具备良好的耐蚀性和导电性，表面改性是解决金属双极板耐蚀性和导电性的主要途径之一。本文对金属双极板表面改性涂层的各种性能评价方法进行了归类、介绍、总结。表面改性金属双极板的性能评价方法主要有非原位的电化学腐蚀分析、界面接触电阻测量、表面形貌表征、组分分析以及原位的组装电池评价等，重点介绍了各种方法的基本原理、操作条件、结果分析以及应用情况等，发现电化学腐蚀分析的测试标准不统一、原位评估方法应用较少等问题，提出进一步分析测试参数影响并统一测试标准以及尽可能在电池运行环境中评估金属双极板性能的研究方向，期待后续研究能够尽快完善相关评价标准体系，促进行业规范有序发展。     

用于电磁屏蔽与吸收材料的镀镍石墨粉的研究

采用阴离子型和非离子型表面活性剂解决石墨粉与水的浸润问题,使用H2SO4和K2Cr2O7溶液对石墨粉末进行氧化,增强镀覆金属与石墨粉的结合力.利用AgNO3和PdCl2溶液对石墨粉末进行活化,在石墨粉表面化学镀铜和化学镀镍;石墨粉末镀铜可以增强其导电性,铜表面再镀镍可以提高其导磁性能.讨论了化学镀铜工艺条件,开发出一种导电导磁性能好、密度小和价格低的镀镍石墨粉类导电填料.     

PEMFC不锈钢双极板防腐涂层研究综述

质子交换膜燃料电池(PEMFC)被认为是氢能最佳的利用方式，双极板是燃料电池结构的主体，同时也占电堆成本20%～40%,为了实现PEMFC的商业化，双极板性能提升和成本降低已成为研究热点。金属双极板被认为是未来最佳的双极板选材，但其容易被PEMFC的酸性环境腐蚀并生成钝化层，影响电堆整体性能，因此必须在SS上涂覆保护性涂层。本文综述了用于双极板的主要类型和用于不锈钢双极板防腐涂层材料的研究进展，并总结了面临的挑战和未来的研究方向。     

聚丙烯基石墨导电复合材料研究进展

阐述了国内外聚丙烯基石墨导电复合材料制备方法的研究现状,以及石墨类型、界面相容剂和加工条件等因素对复合材料性能的影响,介绍了聚丙烯基石墨导电复合材料在制备双极板方面的应用进展,并对其发展前景进行了展望。     

质子交换膜燃料电池复合材料双极板的研究

以改性酚醛树脂、天然鳞片石墨、炭黑等为主要原料,采用模压热固化二步法制备质子交换膜燃料电池用石墨/酚醛树脂复合材料双极板.系统考察了树脂含量、石墨粒度、炭黑含量、溶剂比以及成型压力等因素对复合材料双极板性能的影响.结果表明:当树脂含量为15%,石墨粒度为-200目,炭黑含量为4%,溶剂比为1.0,成型压力为200 MPa时制得的复合材料双极板的抗折强度＞38 MPa,电导率＞126 S/cm,密度＞1.85 g/cm3.     

导电酚醛树脂的研究

为了提高酚醛树脂的导电和耐腐蚀性能,分别利用石墨和氯化稀土作为改性剂,通过在酚醛聚合过程中以及在聚合后掺混的方式对酚醛树脂进行改性,改性后的酚醛树脂应用于燃料电池双极板后,大大提高了双极板的体积电导率,同时提高了双极板的力学强度和耐腐蚀性。利用红外光谱和GPC证明了氯化稀土共聚改性酚醛树脂为一种有效的化学改性方法。     

镀金双极板应用于质子交换膜燃料电池中的腐蚀失效分析

研究了在上海汽车集团股份有限公司(SAIC)的质子交换膜燃料电池(PEMFC)电堆中运行2 000 h后的镀金双极板的导电性和耐蚀性,探讨了双极板的腐蚀失效机制,得出其失效主要由原电池腐蚀和缝隙腐蚀引起。     

高密度聚乙烯/石墨导电复合材料的制备及研究

采用高密度聚乙烯(HDPE)为基体材料,石墨为导电填料,通过物理共混法制备其导电复合材料。对不同石墨添加量的导电复合材料力学性能、热性能和导电性能进行测定,分析了石墨对其复合材料性能的影响。结果表明,不同石墨添加量的复合材料均具有良好的力学性能;石墨填料能够同时改善复合材料的导热性能和热稳定性;石墨能够降低HDPE基复合材料的电阻率,改善材料导电性。     

氮气流量对质子交换膜燃料电池316L不锈钢双极板TiN涂层性能的影响

为了提高316L双极板的耐蚀性和导电性，采用多弧离子镀方法在不同氮气流量下制备TiN涂层。使用X射线衍射(XRD)、场发射电子扫描电镜(SEM)、膜电极电阻检测设备、电化学工作站等对所制备的TiN涂层的结构及其性能进行表征。研究结果表明：(1)具有TiN涂层的316L金属双极板比没有涂层的316L不锈钢金属双极板具有能更好的耐蚀性以及导电性。(2)在模拟的质子交换膜燃料电池(PEMFC)阴极环境中随着氮气流量的增加具有TiN涂层的金属双极板的耐蚀性先增强后减小，接触电阻先变大后减小。当氮气流量为200 mL/min时候测的最低的接触电阻为9.62 mΩ/cm²和最低的电流密度5.19×10^-7 A/cm²,极化电阻最大为4.990×10⁴Ω,此时为最佳工艺。     

燃料电池复合材料双极板的研究现状与发展

燃料电池作为一种新型的发电方式,可以同时解决清洁和环保两大问题,具有非常广阔的应用前景。双极板作为燃料电池的关键部件,其性能的优劣严重影响着燃料电池的使用寿命及相关性能。复合材料双极板因可设计性强、材料成本低廉、性能稳定,成为诸多学者的研究热点。本文综合分析了复合材料双极板的类型及双极板的研究现状,并对其发展前景做了一定的分析和展望。