不同形貌碳對EG-PF雙極板復合材料性能影響.pdf

1、質子交換膜燃料電池(PEMFC)是一種直接將化學能轉化為電能的清潔能源。具有能量轉化率高、低污染、低溫下即可運行的特點,在家庭用電、汽車用電、戶外小型用電等方面得到了廣泛應用。其中雙極板是它的主要部件之一,影響著質子交換膜燃料電池的發(fā)展。
　　本課題主要從兩方面對質子交換膜燃料電池雙極板進行研究。首先采用吸附復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)雙極板復合材料。吸附復合法充分利用了膨脹石墨的多孔結構和熱塑

2、性酚醛樹脂的物理特性,復合較為完全。熔融混合法以粉末狀酚醛樹脂為原料,與膨脹石墨直接進行混合,制備工藝簡單。結果顯示,制備工藝的不同對產品性能有較大影響,但當酚醛樹脂含量在一定范圍時,均能滿足美國能源部(DOE)對復合材料性能的要求。
　　其次,結合溶液共混法和熔融混合法,制備不同形貌碳摻雜EG/PF雙極板復合材料。酚醛樹脂的質量分數固定在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、光譜和熱重分析對復合材料進行表征,并對雙極板的電導率、機械性能、腐蝕電流密度、體積密度、孔隙率和接觸角等性能進行了測定。
　　結果表明,摻雜材料的形貌、尺寸、含量均對雙極板復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合材料中的各向異性,對雙極板的機械性能及導電性能等有較大影響;二維片層結構石墨烯因其質硬及卓越的電導性能,對雙極板的硬度和導電性能均有優(yōu)異表現(xiàn);三維球狀乙炔黑因其粒徑小、比表面積大,對降低復合材料