納米石墨片制備燃料電池雙極板的研究.pdf

1、膨脹石墨(ExpandedGraphite,abbreviatedasEG)也稱為蠕蟲石墨,具有疏松多孔的結(jié)構(gòu),且有很高的比表面積。目前已經(jīng)形成了大工業(yè)化生產(chǎn),具有價(jià)格低廉、產(chǎn)量高等優(yōu)點(diǎn)。本論文利用膨脹石墨制備納米石墨片作為雙極板的基體,再添加樹(shù)脂以及碳納米管,通過(guò)模壓成型的方法最后制得復(fù)合材料雙極板。其中,膨脹石墨是將天然鱗片石墨在強(qiáng)酸的作用下再經(jīng)過(guò)高溫膨化制得。隨著納米石墨片與聚酰亞胺樹(shù)脂的百分含量的變化,雙極板的密度、導(dǎo)電率、機(jī)械

2、性能等會(huì)有所不同,但是都難以達(dá)到所希望的電導(dǎo)率以及機(jī)械性能。樹(shù)脂含量的增加不利于雙極板的電導(dǎo)率,減少又會(huì)降低其彎曲強(qiáng)度。為此筆者考慮加入少量的碳納米管,在保證導(dǎo)電性能的基礎(chǔ)上,同時(shí)提高復(fù)合材料的強(qiáng)度,便于制備厚度較薄的雙極板,降低其體積與質(zhì)量。
　　論文選擇用粉體原料、低溫模壓的方式制備納米石墨片/聚酰亞胺復(fù)合材料,并研究其制備工藝對(duì)雙極板性能的影響,并確定最佳制備工藝條件。通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)法制備納米石墨片/聚酰亞胺復(fù)合材料,討論工

3、藝參數(shù)對(duì)復(fù)合材料的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:隨著膨脹石墨膨脹倍率的增大,復(fù)合材料的導(dǎo)電性能與彎曲強(qiáng)度都在提高,對(duì)其影響較大。復(fù)合材料雙極板的彎曲強(qiáng)度隨著聚酰亞胺的增加而增加,電導(dǎo)率則呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。在電導(dǎo)率方面,模壓溫度、模壓壓力與保溫時(shí)間對(duì)其影響類似,復(fù)合材料的電導(dǎo)率隨著模壓溫度、模壓壓力以及保溫時(shí)間的上升呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。彎曲強(qiáng)度則不盡相同,隨著模壓溫度與模壓壓力的增加,彎曲強(qiáng)度也在增加,而保溫時(shí)間增加后,彎曲強(qiáng)度呈現(xiàn)先升高后降低的

4、趨勢(shì)。成功制備了碳納米管增強(qiáng)納米石墨片/聚酰亞胺復(fù)合材料雙極板,并研究碳納米管含量對(duì)復(fù)合材料雙極板性能的影響,同時(shí)確定碳納米管增強(qiáng)復(fù)合材料雙極板的最佳制備工藝條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:隨著碳納米管含量的增大,雙極板的密度逐漸減小,彎曲強(qiáng)度與導(dǎo)電率都呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。當(dāng)碳納米管含量為2％時(shí),復(fù)合材料的性能達(dá)到最佳值:彎曲強(qiáng)度為54MPa,,電導(dǎo)率為113s/cm,與增強(qiáng)前的相比分別提高了25%與19%。
　　借助XRD、SEM、Ra