[实用新型]一种立式片层结构柔性石墨极板的制备系统

说明书

本实用新型涉及一种立式片层结构柔性石墨极板的制备系统，包括依次设置的低密度成型模具(2)、高密度成型模具(5)和极板成型模具。与现有技术相比，本实用新型可大幅提升柔性石墨极板垂直方向电导率与热导率。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池极板，尤其是涉及一种立式片层结构柔性石墨极板的制备系统。

背景技术

燃料电池是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。根据国际氢能源委员会发布的《氢能源未来发展趋势调研报告》，预计到2030年，全球燃料电池乘用车将达到1000万辆至1500万辆。由于市场潜力巨大，各企业加大研发，一些国家也加大支持力度，力图通过发展氢能解决来能源安全，并掌握国际能源领域的制高点。随着资源的投入，燃料电池技术的研究与开发已经取得了许多成果。其高效、无污染等众多优势，将带来21世纪的新能源革命。

燃料电池双极板是燃料电池的核心部件，常用的双极板材料有不透性石墨、金属材料、柔性石墨材料等。其中，人造石墨双极板耐蚀性与导电性好，但制造工序复杂，无法批量化生产，导致生产成本高昂。金属材料的强度高，阻气性好，可以制备成超薄板(厚度约0.1mm)，但缺点是耐蚀性差、接触电阻大。柔性石墨材料耐蚀性好，接触电阻小，且因内部片层结构的取向性导致拥有水平方向良好的导电与导热性，但也由此导致垂直方向的导电与导热性差。

对于柔性石墨板，现有技术中，通常利用模压或辊压的方式制备。中国专利CN101222052A介绍了一种两面带沟槽的柔性石墨极板的制造方法，该方法利用模压的方式制备柔性石墨极板。中国专利CN106876724A披露了一种燃料电池用柔性石墨单极板的辊压生产方法，该方法能够连续化生产柔性石墨单极板，提高了生产效率。然而现有技术的不足是：由于柔性石墨板的片层堆叠，导致其产生各向异性。水平方向由于形成连续的片层结构石墨相，导致其水平方向的导电和导热性能优异。而垂直方向由于堆叠的片层结构，导致有效接触面积小，进而使得垂直方向的导电和导热性能相比水平方向相差甚远。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可大幅提升柔性石墨极板垂直方向电导率与热导率的立式片层结构柔性石墨极板的制备系统。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：一种立式片层结构柔性石墨极板的制备系统，其特征在于，包括依次设置的低密度成型模具、高密度成型模具和极板成型模具。

所述的低密度成型模具包括箱体式下模，以及平板状上模，其中上模上方设有低密度成型模具上压头。

所述的低密度成型模具上压头连接压机。

所述的高密度成型模具呈方形箱体状，其左右侧板分别为与压机连接的左压头和右压头。压机通过左压头和右压头对低密度柔性石墨板施加压力的速度为1～5mm/s。

所述的极板成型模具包括单极板成型模具上压头和单极板成型模具下压头。

所述的单极板成型模具上压头连接高吨位液压机。

采用上述系统制备立式片层结构柔性石墨极板的方法，包括以下方法：

1、将膨胀石墨蠕虫均匀放置于低密度成型模具中；

2、利用压机对低密度成型模具上压头施加压力，将膨胀石墨蠕虫压缩成厚度为0.1～3.0mm，密度为0.05～0.60g/cm³的低密度柔性石墨板；压机对低密度成型模具上压头施加压力的速度为1～5mm/s。

3、取出低密度柔性石墨板，将其平放于高密度成型模具中；

4、利用加压装置对高密度成型模具左右压头施加压力，将低密度柔性石墨板的长度减小为原长的0.05～0.50倍，获得高密度立式片层结构柔性石墨板的密度为0.80～1.80g/cm³；