[发明专利]一种质子膜燃料电池用流场板及其制备方法

权利要求书

1.一种质子膜燃料电池用流场板，其特征在于，所述流场板主要由碳纤维纱、碳素粉料和树脂以拉挤工艺制得；

在制得的流场板的整体结构体系中，以碳纤维纱的纤维轴向形成连续相导电通路，以碳素粉料来增加碳纤维纱的纤维在横向上的导电通路。

2.根据权利要求1所述质子膜燃料电池用流场板，其特征在于，所述碳纤维纱为连续无捻结构，所述碳纤维纱的碳含量为90～95%。

3.根据权利要求1所述质子膜燃料电池用流场板，其特征在于，所述碳素粉料为纯度≥99.5%的石墨或碳黑，所述碳素粉料的粒径范围为300～1000目；所述树脂为粘度250～450mPa.s的环氧树脂、酚醛树脂或乙烯基酯树脂；所述碳素粉料与所述树脂之间按如下百分比配料：

碳素粉料 2～20%、

树脂 80～98%。

4.根据权利要求1所述质子膜燃料电池用流场板，其特征在于，所述流场板的厚度为0.7～1.3mm、密度为1.3～1.5g/cm³。

5.一种权利要求1、2、3或4所述质子膜燃料电池用流场板的制备方法，其特征在于，所述制备方法采取的工艺措施是：

-将碳素粉料与树脂球磨混合均匀；装入浸胶槽内；

-将碳纤维纱布置在纱架上，使碳纤维纱在纱架的输出端以上、下两层结构分层排布；

-在牵引机构的牵引作用下，纱架上的两层碳纤维纱先经浸胶槽浸渍胶料，再依次经预成型模具、拉挤模具合并定型，制得预制板体；

-按流场板设计尺寸裁切预制板体；

-在裁切板体的一侧表面或两侧表面压制流道结构；

-将带流道结构的板体冷却；

-在带流道结构的板体上加工出气体进口和气体出口，得流场板。

6.根据权利要求5所述质子膜燃料电池用流场板的制备方法，其特征在于，所述浸胶槽内的温控范围为35～55℃；所述牵引机构的牵引速度为0.2～0.4m/min。

7.根据权利要求5所述质子膜燃料电池用流场板的制备方法，其特征在于，所述预成型模具是由上游侧一级预成型模具和下游侧二级预成型模具顺序组成；所述一级预成型模具的进料侧模口和出料侧模口分别为上、下两个，各模口的宽度对应于流场板设计幅宽、高度大于流场板设计厚度，上部进料侧模口和上部出料侧模口对应于上层浸胶碳纤维纱，下部进料侧模口和下部出料侧模口对应于下层浸胶碳纤维纱；所述二级预成型模具的进料侧模口和出料侧模口分别为一个，各模口的宽度对应于流场板设计幅宽、高度大于流场板设计厚度但小于一级预成型模具的模口；所述预成型模具制得预成型件，所述预成型件的含胶量≤30%。

8.根据权利要求5所述质子膜燃料电池用流场板的制备方法，其特征在于，所述拉挤模具由上游侧一级拉挤模具、中游侧二级拉挤模具和下游侧三级拉挤模具顺序组成，各级拉挤模具的进料侧模口和出料侧模口分别为一个，每一级拉挤模具的各模口宽度对应于流场板设计幅宽、高度大于流场板设计厚度但小于或等于所述预成型模具的最下游模口，所述一级拉挤模具的温控范围为100～120℃，所述二级拉挤模具的温控范围为120～140℃，所述三级拉挤模具的温控范围为140～160℃；所述拉挤模具制得厚度为0.8～1.5mm、密度为1.3～1.5g/cm³的预制板体，所述预制板体的固化度≤50%。