[发明专利]一种燃料电池用导电密封胶

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池密封材料技术领域，具体为一种燃料电池用导电密封胶及其制备方法。

背景技术

燃料电池(Fuel Cell)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。燃料和空气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出来。它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。

燃料电池其原理是一种电化学装置，其组成与一般电池相同。其单体电池是由正负两个电极(负极即燃料电极和正极即氧化剂电极)以及电解质组成。不同的是一般电池的活性物质贮存在电池内部，因此，限制了电池容量。而燃料电池的正、负极本身不包含活性物质，只是个催化转换元件。因此燃料电池是名符其实的把化学能转化为电能的能量转换机器。电池工作时，燃料和氧化剂由外部供给，进行反应。原则上只要反应物不断输入，反应产物不断排除，燃料电池就能连续地发电。

燃料电池由很多小电池单元组成。其各层之间采用密封胶防止氢气和氧气泄露。有机硅橡胶一直以来都用来做燃料电池的密封材料，但有机硅透气性高，不适合氢气、氧气等高透过性气体的密封。

近年来，利用纳米物质进行材料改性加工的研究越来越多，但应用于燃料电池密封材料方面的报道很少，因此我们可以利用纳米物质对燃料电池密封材料进行改性，以期获得密封性、抗老化性、抗腐蚀性等性能优异的燃料电池用导电密封胶。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术缺陷，提供一种燃料电池用导电密封胶及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

一种燃料电池用导电密封胶，其配方包括以下重量份数的各组分：

丁基橡胶45～60份、纳米陶瓷粉20～35份、纳米钛白粉25～30份、纳米碳化硅20～30份、碳化硼10～18份、导电填料6～10份、硅烷偶联剂5～8份、氧化铝4～8份、碳纤维3～5份、石英粉3～5份、滑石粉5～8份、石墨粉2～3份、聚四氟乙烯25～30份、聚氨酯树脂20～30份、羧甲基纤维素钠12～16份、甘油8～12份、线型酚醛树脂8～10份、亚磷酸酯3～5份、邻苯二甲酸二丁酯3～6份、邻羟基苯甲酸苯酯3～6份、硬脂酸2～3份、氧化蓖麻油3～5份、聚酯1～2份、硬脂酸1～2份、松香0.5～1份。

进一步的，一种燃料电池用导电密封胶，其配方包括以下重量份数的各组分：

丁基橡胶50～55份、纳米陶瓷粉25～30份、纳米钛白粉28份、纳米碳化硅24～26份、碳化硼12～16份、导电填料8份、硅烷偶联剂6份、氧化铝6份、碳纤维4份、石英粉4份、滑石粉6份、石墨粉2～3份、聚四氟乙烯28份、聚氨酯树脂24～26份、羧甲基纤维素钠14份、甘油10份、线型酚醛树脂8份、亚磷酸酯4份、邻苯二甲酸二丁酯5份、邻羟基苯甲酸苯酯4～6份、硬脂酸2～3份、氧化蓖麻油4份、聚酯1～2份、硬脂酸1～2份、松香0.5～1份。

优选的，所述丁基橡胶的粒径为30～50纳米。

优选的，所述纳米陶瓷粉的粒径为80～100纳米。

一种燃料电池用导电密封胶的制备方法，包括以下几个步骤：

(1)向高速混合机中加入导电填料、硅烷偶联剂和氧化铝、石墨粉和甘油升温至65～80℃后用超声波发生器中充分混合10～15min，再加入丁基橡胶、纳米陶瓷粉、纳米钛白粉、纳米碳化硅、碳化硼、石英粉、滑石粉继续用超声波发生器中充分混合10-15min得混合物I；优选的，超声波发生器的功率为1.2KW～1.5KW，时间5～15分钟，工作方式为间歇式工作，每工作30秒，暂停30秒；

(2)将混合物I加入到砂磨机中，砂磨20～60min后得混合物II；优选的，砂磨至细度小于10um；

(3)先将聚四氟乙烯、聚氨酯树脂、羧甲基纤维素钠、线型酚醛树脂、亚磷酸酯、硬脂酸、聚酯、碳纤维加入到高速混合机中，混合10-15min后再加入混合物II，然后升温至75-80℃，保温15-20min后开始自然冷却降温，当温度降至35-40℃后再加入邻苯二甲酸二丁酯、邻羟基苯甲酸苯酯、氧化蓖麻油、硬脂酸和松香继续混合20-25min，即得混合物III；

(4)将混合物III经挤出机在90-100℃下挤压成片，冷却破碎后加入到粉碎机中，粉碎后的粉末颗粒经180目筛过筛，即得成品。