燃料電池用碳紙的制備和表征.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池是目前最有發(fā)展前景的清潔能源之一。氣體擴(kuò)散層是質(zhì)子交換膜燃料電池的重要組成部分。碳紙由于其優(yōu)異的性能和比較成熟的成紙工藝，是氣體擴(kuò)散層應(yīng)用最廣泛的基底材料。目前，碳紙的生產(chǎn)主要由國外公司壟斷，國內(nèi)仍處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。因此，系統(tǒng)的研究碳紙的制備工藝，有著十分重要的價(jià)值。
　　 本文采用傳統(tǒng)的抄紙工藝制備了碳紙，系統(tǒng)地研究了打漿、模壓成型、碳化、石墨化工藝對碳紙性能和結(jié)構(gòu)的影響。在此基礎(chǔ)上，利用碳納米管對制備的碳

2、紙進(jìn)行改性，并對其進(jìn)行性能表征。通過上述研究工作，得到如下結(jié)論:
　　 1.碳紙前驅(qū)體對碳紙有著重要影響。不同長度的碳纖維，有利于碳紙前驅(qū)體的均勻性;分散劑的濃度和打漿時(shí)間影響著碳紙前驅(qū)體的厚度和電阻率。采用0.12％的聚丙烯酰胺(PAM)溶液，經(jīng)過8min打漿制備了性能優(yōu)異的碳紙前驅(qū)體。
　　 2.浸漬和熱壓工藝對碳紙?jiān)埖暮穸群碗娮杪?，以及最終產(chǎn)品中樹脂碳的含量有著很大影響。通過10％的乙醇-酚醛樹脂溶液浸漬，經(jīng)干燥

3、熱壓成型后，得到碳紙?jiān)垺釅簳r(shí)間4-5min，溫度160℃，所制得的碳紙?jiān)埖木哂辛己玫男阅?。其厚度?85±5μm，電阻率為5.7×10-2Ω·cm。
　　 3.經(jīng)過碳化、石墨化后得到的碳紙厚度幾乎不變，電阻率大大降低，導(dǎo)電性能得到提高。碳化溫度900℃，石墨化溫度2500℃，恒溫時(shí)間為30min，制備的碳紙厚度185±5μm，電阻率8.09×10-3Ω·cm，接觸角136°，孔隙率76％。
　　 4.通過氣相沉積法