[发明专利]一种燃料电池石墨极板及其制备方法

说明书

本发明涉及一种燃料电池石墨极板及其制备方法，其制备方法包括：在柔性石墨板上进行激光打孔，在柔性石墨板上形成浸渗孔，然后对具有浸渗孔的柔性石墨板进行压印，形成具有浸渗孔的印花板，或者将柔性石墨板进行压印，形成印花板，然后对印花板进行激光打孔，形成具有浸渗孔的印花板；对具有浸渗孔的印花板进行树脂浸渍，液体树脂经过印花板的表面和浸渗孔，进入印花板内的石墨结构孔隙；对浸渍后的印花板进行树脂固化，形成石墨极板。与现有技术相比，本发明具有大幅度缩短树脂浸渍路径，减短浸渍时间，提高生产效率，降低产品成本等优点。

技术领域

本发明涉及燃料电池制造领域，尤其是涉及一种燃料电池石墨极板及其制备方法。

背景技术

质子交换膜燃料电池是一种可以将氢气和氧气直接转换成电能的电化学反应装置。在车用以及小规模电站上具有得天独厚的优势。是未来碳达峰和碳中和中为数不多的解决方案之一。伴随对燃料电池耐久性需求的大幅度提高，高耐久双极板材料的选择上也逐步聚焦到石墨双极板。而其中柔性石墨双极板在成本、成型、耐久等多方面更具有优势。是被认为具有良好未来发展前景的双极板技术路线。

经压缩后的膨胀石墨，又名柔性石墨，是制备石墨极板的有效材料。其具备密度小、成型简单、成本低、耐蚀性高的特点，而被认为是最具有前途的双极板材料和工艺。为了提高燃料电池性能，则需要降低双极板垂直方向的电阻，目前，降低电阻一般通过以强化压紧石墨层，提高石柔性石墨板的体积密度的方式来实现。

在石墨极板的制造工艺中，需要用树脂填堵石墨材料的孔隙结构，来提高石墨极板的强度，如图5所示，液体树脂从石墨极板的表面渗入孔隙结构中然后固化。在提高石柔性石墨板的体积密度后，其孔隙率会明显降低，使液体树脂浸渍进入膨胀石墨的时间变得很长。而浸渍树脂过程是影响其生产节拍以及成本的重要步骤，因此制造高密度的柔性石墨板会显著提高时间成本，极大地降低生产效率。

发明内容

本发明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燃料电池石墨极板及其制备方法，用以提高高密度石墨极板的生产效率。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种燃料电池石墨极板的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1、在柔性石墨板上进行激光打孔，在柔性石墨板上形成浸渗孔，然后对具有浸渗孔的柔性石墨板进行压印，形成具有浸渗孔的印花板；

或者将柔性石墨板进行压印，形成印花板，然后对印花板进行激光打孔，形成具有浸渗孔的印花板；

步骤S2、对具有浸渗孔的印花板进行树脂浸渍，液体树脂经过印花板的表面和浸渗孔，进入印花板内的石墨结构孔隙；

步骤S3、对浸渍后的印花板进行树脂固化，形成石墨极板。

在本发明的一个实施例中，所述浸渗孔为通孔、盲孔，或者为通孔和盲孔的组合。

在本发明的一个实施例中，所述浸渗孔的直径为0.01～0.1mm。

在本发明的一个实施例中，所述浸渗孔以矩阵形式均匀分布。

在本发明的一个实施例中，矩阵中相邻两个浸渗孔的间距为1～20mm。

在本发明的一个实施例中，所述浸渗孔垂直或倾斜于印花板的面板。

在本发明的一个实施例中，采用波长大于700nm、脉宽为纳秒级别及以上、功率为0.5～2kw的红外激光进行激光打孔。

在本发明的一个实施例中，对印花板进行树脂浸渍具体包括：将具有浸渗孔的印花板置于真空反应釜内，将真空反应釜抽真空后注入液体树脂，释放真空使液体树脂进入印花板内的石墨结构孔隙。

在本发明的一个实施例中，步骤S1中，印花板的密度为0.8～1.6g/cm³。