[发明专利]一种燃料电池用复合双极板及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种碳/聚合物基复合双极板，其特征在于，所述双极板由ABS树脂、PVDF树脂、PP树脂、导电填料、纤维增强材料组成；所述双极板中，ABS树脂的质量分数为2-35％，PVDF树脂的质量分数为3-30％，PP树脂的质量分数为2-30％，导电填料的质量分数为50-90％，表面改性的纤维增强材料质量分数为2-25％；所述ABS树脂粒径为200目-1800目，分子量为20万-250万；所述PVDF树脂粒径为400目-1200目，分子量为40万-300万；所述PP树脂粒径为200目-1800目、分子量为2万-20万。

2.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述导电填料为天然石墨、膨胀石墨、炭黑、乙炔黑或石墨烯中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的双极板，其特征在于，所述天然石墨的粒径为200目-2400目，膨胀石墨的粒径为50目-3000目，碳黑粒径为5nm-150nm、乙炔黑粒径为2nm-500nm，石墨烯的层数为N层，所述1≤N≤5。

4.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述纤维增强材料为碳纤维、改性碳纤维、碳纳米管、改性碳纳米管中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的双极板，其特征在于，所述的改性为Fenton试剂氧化改性、硫酸/硝酸混酸硝化改性、等离子体表面处理改性、空气氧化处理改性中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的双极板，其特征在于，所述Fenton试剂氧化改性的具体实施方法为：将纯化过的纤维增强材料加入FeSO₄中，调节pH为2～4，再加入H₂O₂使M_Fe²⁺：M_H2O2＝1:20～60，处理时间为2～5h，最后洗涤、干燥；所述硫酸/硝酸混酸硝化改性的具体实施方法为：配制H₂SO₄：HNO₃体积比为3:1～5:1的混酸溶液，60～80℃处理纯化过的纤维增强材料，处理时间为0.5～3h，最后洗涤、干燥；所述空气氧化处理改性的具体实施方法为：空气氛围条件下，将纤维增强材料300～600℃处理0 .5～2h。

7.一种权利要求1-6任意一项所述的双极板的制备方法，其特征在于，所述双极板是将原料预处理、混匀后采用模压成型工艺制备而成；所述混匀为按比例所称量的ABS树脂、PVDF树脂、PP树脂、导电填料、纤维增强材料在室温下搅拌混合后得到混合物料，搅拌混合转速为5-80r/min，搅拌混合时间为5min-3h。

8.根据权利要求书7所述的双极板的制备方法，其特征在于，所述混匀后，将上述混合物料转移至带有流场的模具中，预压压力为40-180MPa，模压温度为60-300℃，模压压力为10-300MPa，模压时间为1min-3h；采用空气冷却或循环水冷却或者液压油冷却的方式，将前述步骤中模具温度降至室温，卸压、脱模制得所述双极板。

9.一种权利要求1所述双极板的应用，其特征在于，所述双极板应用于质子交换膜燃料电池、碱性阴离子交换膜燃料电池、甲醇燃料电池中。