[发明专利]基于石墨烯材料的燃料电池双极板、制备方法及甲醇重整燃料电池组

权利要求书

1.一种甲醇重整燃料电池组，其特征在于，包括蒸发器，所述蒸发器与重整室相连，所述重整室与高温燃料电池电堆相连，所述高温燃料电池电堆由基于石墨烯材料的燃料电池双极板、单电池、密封圈组成，所述蒸发器设有甲醇水溶液进料口，所述蒸发器内部设有蒸发板，所述蒸发板上开有板孔，所述重整室与所述蒸发器连接，所述重整室内表面涂覆有催化剂；

还包括温度传感器、显示器以及用于对温度传感器和显示器进行供电的蓄电池，温度传感器用于监测燃料电池双极板的温度并通过显示装置进行显示，还包括用于对蓄电池电量进行监测的电量监测单元；

所述高温燃料电池电堆设有废气出口，所述废气为未完全反应的重整气，所述废气出口与氧化室相连，通过氧化室将未反应完的氢气氧化为水，并产生热量；

所述氧化室通过换热器与所述重整室，将反应产生的热量传递为重整室，为重整室的催化反应提供热量；

所述甲醇重整燃料电池组设置有散热结构，所述散热结构用于对所述甲醇重整燃料电池组进行散热处理；

所述散热结构包括；

由合金材体构成的长方体的散热层，设置于所述甲醇重整燃料电池组的下部，所述散热层内部设置有第一盛放空腔，所述第一盛放空腔内装满散热介质；

所述散热层的两侧分别联通有进液通道和出液通道，所述进液通道和出液通道之间分别通过水泵、冷却装置以及出气装置连接；

所述出气装置包括分别与所述进液通道和出液通道连通的进液口和出液口，所述出气装置包括分别与所述进液口和出液口连通的第二盛放空腔；

所述第二盛放空腔的上部连通有液体限位管道，所述液体限位管道的高度大于散热层的高度；

所述液体限位管道内设置有补液口，所述液体限位管道内，水平高度位于液体限位管道的上端口和散热层的水平高度之间；

补液口通过进液管道及补液泵与散热介质盛放装置连接；所述散热介质为冷媒或其他具有流动性质的液体中任意一个；

包括设置于燃料电池双极板的导流混合板；

进液管上设置流量调节装置，流量调节装置包括调节管、调节环和调节块，调节管设置在调节环中，调节环的一端口与进液管固定连接，调节管与进液管连通，调节环内相对的两个侧面均设置滑道，滑道垂直进液管设置，滑道两端均可滑动地设置调节块，调节块与调节管外壁连接，调节管位于两个调节块之间，调节块和调节管中插入设置丝杠，丝杠沿滑道方向设置，丝杠上从中间至两端设置相反的螺纹，两个调节块均与丝杠螺纹配合连接，丝杠两端均与调节管可转动密封连接，丝杠其中一端伸出调节管并固定连接把手，调节管中均匀设置若干圈扰流环，扰流环固定设置在调节管内侧壁上，每个扰流环中均设置网体，调节块为凸台形状，两块调节块的尖端相对设置，调节管中设置挡块和转杆，转杆与丝杠平行设置，转杆与调节管内壁可转动连接，转杆与调节管内壁之间连接扭力弹簧，挡块位于丝杠与转杆之间，挡块与丝杠之间通过第一绳连接，挡块与转杆之间通过第二绳连接，挡块朝向丝杠一侧开设扰流槽，扰流槽的槽口设置若干扰流板，每块扰流板与液体流动方向均设置不同角度，多个扰流板的长度不同，扰流板为直线型或多段曲线型；扰流槽内设置若干扰流孔，扰流孔中设置扇叶，扰流孔内径向固定设置转轴，扇叶通过轴承与转轴连接，转轴垂直于扰流孔的轴线；

所述基于石墨烯材料的燃料电池双极板的制备方法为，燃料电池双极板为石墨烯材料制成，石墨烯材料包括10-90重量份石墨烯、20-60重量份金属，包括以下步骤：

(1)将氧化石墨烯在去离子水中超声分散，获得氧化石墨烯水溶液；

(2)将金属粉末浸入步骤(1)得到的氧化石墨烯溶液，通过水热法或化学还原法，制备孔内负载有石墨烯水凝胶的金属粉末；

(3)将步骤(2)所得的孔内负载有石墨烯水凝胶的金属粉末通过冷冻干燥，获得孔内负载有石墨烯气凝胶的金属粉末；

(4)以步骤(3)所得的孔内负载有石墨烯气凝胶的金属粉末为模板，利用化学气相沉积法，得到含基底的三维石墨烯；

(5)将步骤(4)所得的含基底的三维石墨烯通过聚合物保护后，经刻蚀、清洗，得到成型的石墨烯材料，再对石墨烯材料进行数控加工或模具压制或其他成型工艺制成的燃料电池双极板；

所述步骤(1)中，氧化石墨烯水溶液浓度为0.5mg/mL–2mg/mL；

所述步骤(2)中，水热法的反应温度为250℃–280℃，时间为2–4小时；化学还原法使用的还原剂选自：亚硫酸氢钠、抗坏血酸、硫化钠、抗坏血酸钠、水合肼、次磷酸/碘、对苯二酚、氢碘酸，反应温度为100℃–120℃；

所述步骤(4)中，化学气相沉积法生长温度为300–500℃，生长时间为3min–10h,生长压力为10mTorr–800Torr；

所述步骤(5)中，用于保护的聚合物选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚苯乙烯或聚丙烯；刻蚀采用的刻蚀溶液选自含硫酸、盐酸、硝酸、氯化铁、硝酸铁、过硫酸铵和Marble试剂中的任意一种或两种以上的混合物的溶液。