燃料电池模压膨胀石墨/树脂复合双极板研究

综述了用于质子交换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性能的影响,所选树脂除了要能保证双极板的较高机械强度和气密性外,还要有利于低成本化的模压生产,才能有效地促进燃料电池的发展,推动其商业化.为了弥补双极板加入树脂后带来的电导率下降的问题,还需加入碳纤维、碳纳米管等辅助导电填料.此外,模压工艺及参数的选择与确定对双极板的性能也有直接影响.     

导电ABS/PETG共混物的制备及性能研究

以炭黑、石墨和镍粉等为导电填料,ABS和PETG作为高分子基体,采用熔融共混-模压成型工艺制备具有双连续相结构的质子交换膜燃料电池(PEMFC)用双极板。主要研究导电填料炭黑、石墨和镍粉等对ABS/PETG共混物的导电性、耐水性和耐热性能的影响。结果表明:当ABS和PETG为双连续相,炭黑为20%时,复合材料的导电性最好,为123S/m,玻璃化温度98℃,维卡软化温度123℃,接触角为100°。保持炭黑的含量为10%,通过调控石墨含量,发现当石墨含量在4%时,复合材料综合性能最好:电导率30S/m,玻璃化温度93℃,维卡软化温度107℃,接触角为103°。当保持15%炭黑的比例,镍粉含量为5%时得到最佳试样:电导率43S/m,玻璃化温度69℃,维卡软化温度150℃,接触角为89°。     

不同导电骨料配比对复合双极板性能的影响

以石墨、膨胀石墨为导电骨料,酚醛树脂为黏结剂,炭黑为添加剂,通过模压工艺制备了石墨/树脂复合双极板。实验中选取了最适宜的工艺条件：酚醛树脂的含量为20%wt,模压压力为200MPa,固化温度为180℃。探讨了不同石墨与膨胀石墨配比对复合双极板的电学、机械性能、致密性等各性能的影响。实验结果表明：双极板的电导率随着膨胀石墨含量的增加而增大,而强度则逐渐降低,膨胀石墨含量的增加会导致双极板的吸水率和显气孔率的增大。     

湿法混料工艺制备钒电池双极板及其性能研究

采用新的室温湿法混料工艺,以聚乙烯树脂粉末为基体、炭黑和石墨为导电填料,采用易挥发溶剂乙醇为分散介质,经搅拌-抽滤-烘干-模压成型,制备了钒电池用导电塑料双极板。结果表明双极板的最佳配方为:w(PE)∶w(炭黑)∶w(石墨)=45∶40∶15,最佳的成型温度在140～160℃,最佳的成型压力为10～15 MPa;双极板电阻率<0.5Ω.cm,抗拉强度>15 MPa;以此导电塑料为集流板,在70 mA/cm2的电流密度下,电流效率达到96.5%,电压效率达到83.5%,能量效率达到80.6%。     

PEMFC复合材料双极板透气性能的研究

以热塑性树脂为粘结剂、石墨为导电填料,采用模压一次成型,制备复合材料双极板。考察了树脂含量和成型工艺参数对双极板透气性能的影响。树脂含量与成型压力对双极板透气性能的影响比成型温度与保温时间的影响要大。在树脂含量为10%~16%,成型压力为5~25 MPa,成型温度为140~170℃,保温时间为10~40 min时,双极板的透气率可达10-12cm/s.Pa的数量级。     

PEMFC复合双极板的研究进展

降低双极板的成本已经成为PEMFC产业化的关键因素之一.介绍了碳/碳、聚合物/填料及金属基复合双极板的制备方法及其性能的研究进展,对这些双极板材料的优缺点进行了比较.     

水泥/石墨导电复合材料的电导率和含水率研究

采用硅酸盐水泥与导电填料石墨复合,通过室温模压的方法制备了导电复合材料,测量了电导率和含水率,借助扫描电镜表征了复合材料的微观结构,采用压汞仪测量了孔径大小,分析了石墨含量、模压时间以及水与水泥的质量比对导电复合材料电导率和含水率的影响。结果表明,水泥/石墨导电复合材料的电导率能满足其用于燃料电池双极板的要求,导电复合材料的含水率和孔隙率可赋予质子交换膜燃料电池双极板内增湿功能。     

复合材料双极板配方优化研究

将碳纤维(CF)、碳纳米管(CNT)、乙炔黑(AB)和炭黑(CB)等导电材料与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)塑料混合,压制成复合材料导电双极板基体,再在两侧覆盖铅箔,得到双极板。观察基体成型后的外观,并测试导电性能。正交实验确定复合材料双极板的优化配方为:m(ABS)∶m(CF)∶m(CNT)∶m(AB)∶m(CB)=100∶1∶0.5∶6∶8。以此配方制作的24 V、10 Ah双极性铅酸电池与传统单极电池相比,内阻低28%,以0.5 Ca放电,比能量高15%左右。     

复合材料双极板质子交换膜燃料电池

测定了两种树脂对导电骨料的润湿性,研究了树脂及其含量对复合材料双极板性能的影响。采用对导电骨料浸润性好的树脂作粘合剂,通过模压一次成型技术制备出复合材料双极板的电导率大于300S/cm,抗折强度大于30MPa,空气透气率为10!7cm2/s。并进行了电堆组装及电性能和稳定性测试。结果表明,在较小的电流密度(<1.0A/cm2)条件下,复合材料双极板的电性能和石墨材料双极板相当,在较大的电流密度(>1.0A/cm2)条件下,其电性能要稍优于石墨材料双极板;电池经350h放电试验并重复启动电池100次以上,双极板性能稳定。     

导电塑料作为钒电池集流板的研究

以聚乙烯为基体、炭黑为导电填料制备导电塑料板,研究了该导电塑料板导电性、力学性能以及在钒电池电解液中的电化学行为.导电塑料板与铜网复合后与石墨毡组成复合电极作为钒电池的正负极,考察了经过试验电池反复充放电后导电塑料集流板导电性与表面形貌的变化.研究结果表明导电塑料板可以代替石墨用作钒电池的集流板.当钒电池正极存在析氧过程时,会造成导电塑料集流板中的碳流失.     

全钒液流电池用复合材料双极板研究进展

全钒液流电池是一种新型大容量储能电池,双极板是全钒液流电池的核心部件之一,对其成本和能量效率有显著影响。从高分子材料和导电填料的种类及加工工艺等方面对全钒液流电池用复合材料双极板研究进展进行综述,指出了未来的发展方向。     

正极极片表面颗粒对电池性能影响的研究

钴酸锂、导电石墨、粘结剂(PVDF)以90%∶3%∶7%(质量分数)的比例配制浆料,用卷绕工艺生产额定容量为850m Ah的563048P型软包装锂离子电池,讨论了材料颗粒对正极片表面的影响,同时研究了颗粒对电池生产制程和电化学性能的影响。当在配制浆料过程中使用更小的筛孔且不使用回收料时,卷芯短路率下降90%,电压衰减K值的不良率可减少3/4,且电池的荷电保持率和循环性能得到有效提升,300次循环后容量保持率在94%以上。     

导电剂形貌对锂离子电池倍率性能的影响

研究了正极导电剂形貌对锂离子电池倍率放电性能的影响。正极中添加炭黑类导电剂的电池具有良好的倍率放电性能,15 C放电时能放出1 C容量的84.3%;正极中添加石墨类导电剂的电池放电容量随放电电流的增大而迅速下降,15 C放电时仅能放出1 C容量的21.8%。这是由于石墨类导电剂具有片状颗粒形貌,引起孔隙曲折系数较大增长,而炭黑类导电剂颗粒接近球型,对曲折系数的影响较小所造成的。     

基于可溶性铅(Ⅱ)离子电解液的铅酸液流电池

使用恒流充放电方法研究了电流密度、负极集流体材料(石墨、紫铜和镍)及电解液中甲基磺酸浓度对铅酸液流电池充放电性能的影响.结果表明:大电流密度下工作时由于极化作用,电池的性能下降较大;使用紫铜为负极集流体的电池性能较高;随电解液中甲基磺酸浓度的增加电池的库仑效率轻微下降,电压效率小幅上升.     

导电炭黑在高功率纸板电池中的应用

分析了导电炭黑的物理化学性质,通过多次实践,寻找出导电炭黑代替乙炔黑的最佳使用量为20%.在稍微变更工艺参数的基础上,以降低材料成本为准则,制造出性能比较优异的高功率纸板电池,继而探讨了导电炭黑在高功率纸板电池中发挥的作用.     

基于数字图像技术的锌氧电池正极材料分布模拟

采用数字图像的处理方法模拟了锌氧电池正极内部不同成分的分布情况,直观了解其内部各材料的分布情况及连通性,也可对电极内部所发生的化学催化、导电和电解液浸入等过程进行更详细地解释,同时有利于设计不同优势的正极,并对其催化性、浸液量及导电性等性能进行验证。研究结果表明,当石墨比例增大时,电极的导电性增强,当活性炭的含量增加时,电极的吸液能力增强。当乙炔黑、石墨、二氧化锰、活性炭的质量比为1∶1∶2∶4时,二氧化锰的催化区域最适宜。