不同形貌碳對(duì)EG-PF雙極板復(fù)合材料性能影響.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)是一種直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的清潔能源。具有能量轉(zhuǎn)化率高、低污染、低溫下即可運(yùn)行的特點(diǎn),在家庭用電、汽車用電、戶外小型用電等方面得到了廣泛應(yīng)用。其中雙極板是它的主要部件之一,影響著質(zhì)子交換膜燃料電池的發(fā)展。
　　本課題主要從兩方面對(duì)質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板進(jìn)行研究。首先采用吸附復(fù)合法和熔融混合法兩種工藝制備了膨脹石墨/酚醛樹脂(EG/PF)雙極板復(fù)合材料。吸附復(fù)合法充分利用了膨脹石墨的多孔結(jié)構(gòu)和熱塑

2、性酚醛樹脂的物理特性,復(fù)合較為完全。熔融混合法以粉末狀酚醛樹脂為原料,與膨脹石墨直接進(jìn)行混合,制備工藝簡單。結(jié)果顯示,制備工藝的不同對(duì)產(chǎn)品性能有較大影響,但當(dāng)酚醛樹脂含量在一定范圍時(shí),均能滿足美國能源部(DOE)對(duì)復(fù)合材料性能的要求。
　　其次,結(jié)合溶液共混法和熔融混合法,制備不同形貌碳摻雜EG/PF雙極板復(fù)合材料。酚醛樹脂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)固定在45wt％,碳填料采用碳納米管、石墨烯和乙炔黑。采用了掃描電子顯微鏡、紅外光譜、X-射線衍射

3、光譜和熱重分析對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行表征,并對(duì)雙極板的電導(dǎo)率、機(jī)械性能、腐蝕電流密度、體積密度、孔隙率和接觸角等性能進(jìn)行了測定。
　　結(jié)果表明,摻雜材料的形貌、尺寸、含量均對(duì)雙極板復(fù)合材料的綜合性能有較大影響。一維管狀碳納米管因其大的長徑比和在復(fù)合材料中的各向異性,對(duì)雙極板的機(jī)械性能及導(dǎo)電性能等有較大影響;二維片層結(jié)構(gòu)石墨烯因其質(zhì)硬及卓越的電導(dǎo)性能,對(duì)雙極板的硬度和導(dǎo)電性能均有優(yōu)異表現(xiàn);三維球狀乙炔黑因其粒徑小、比表面積大,對(duì)降低復(fù)合材料