無硫膨脹石墨-酚醛樹脂復(fù)合材料雙極板的研制.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)以其能量轉(zhuǎn)化率高、低排放、比能量高和功率密度高等優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為是適應(yīng)未來能源和環(huán)境要求的理想動力源之一。雙極板占燃料電池堆重量的60％~80%和總費(fèi)用的40%~50%，是質(zhì)子交換膜燃料電池的一個(gè)重要的組成部分。因此，尋找性能優(yōu)良且成本低廉的雙極板新材料和加工方法已成為燃料電池產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研究中的重要課題。
　　本論文主要進(jìn)行兩方面的研究：
　　一、分別利用無機(jī)酸和Na做插層劑制備無硫膨脹石墨(EG,

2、expanded graphite)，通過正交試驗(yàn)，得到了膨脹倍數(shù)較大的無硫膨脹石墨。采用XRD、SEM、EDS和TG-DTA等手段對得到的膨脹石墨的結(jié)構(gòu)，表面形貌和熱穩(wěn)定性進(jìn)行表征分析。結(jié)果表明：由HClO4，H3PO4和K2CrO4無機(jī)酸性物質(zhì)作為氧化劑和插層劑制備膨脹石墨的方法簡單、原料易得、周期短、設(shè)備簡便、膨脹倍數(shù)大，一般膨脹倍數(shù)在250~400ml/g，而且有熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。而鈉插層制備膨脹石墨的方法新穎，由于制備過程使用

3、的是有機(jī)物，在微波加熱過程中分解為CO2和H2O，故對環(huán)境污染較小。
　　二、利用膨脹石墨的孔狀結(jié)構(gòu)對油類等大分子物質(zhì)良好的吸附能力，使熱塑性酚醛樹脂(PF, phenolic resin)被吸附于膨脹石墨的孔隙中，制備EG/PF復(fù)合材料。經(jīng)過干燥等步驟除去EG/PF復(fù)合材料中的水分，然后進(jìn)行模壓成型。本課題對EG/PF復(fù)合材料制備成EG/PF復(fù)合材料雙極板采用兩種工藝，工藝1是EG/PF復(fù)合材料與固化劑混合后，進(jìn)行高溫模壓固化，