[发明专利]柔性超薄石墨双极板及其制备方法

说明书

本发明公开了一种柔性超薄石墨双极板及其制备方法。所述制备方法包括：提供石墨粉体材料，所述石墨粉体材料包括膨胀石墨、碳纤维、碳纳米管和低粘度液体粘结剂；提供碳纳米管膜，并采用物理或化学方法对所述碳纳米管膜的表面进行粗糙化处理；在碳纳米管膜的两侧表面设置由所述石墨粉体材料形成的石墨粉体材料层，并采用热压方式使两层所述石墨粉体材料层与碳纳米管膜结合形成柔性超薄石墨双极板。本发明实施例提供的柔性超薄石墨双极板的制备方法，使用了碳纳米管膜，从而大幅度降低了双极板的氢气渗透率，同时使得双极板具有很好的柔韧性和强度。

技术领域

本发明涉及一种双极板，特别涉及一种柔性超薄石墨双极板及其制备方法，属于燃料电池技术领域。

背景技术

燃料电池发展前景广阔，可以广泛地用于分布式发电系统、电动汽车等领域。燃料电池双极板是由极板和流场组成，主要作用是气体分配、集流、导热和密封，其性能决定了燃料电池堆体积比功率和质量比功率，是燃料电池的核心部件，其重量占整个电池堆的70-80％。

当前双极板主要分为石墨双极板和金属合金双极板两类，石墨双极板由于优异的化学稳定性、低廉的价格在燃料电池市场占主流地位，其主要使用石墨与树脂等粘结剂加热压制而成，具有非常广阔的市场空间。随着燃料电池轻型化的发展趋势，对双极板的生产提出了更高的要求，目前双极板的厚度已经降至1mm以下，因此对生产原料和工艺也有了更高的要求。

现有技术中主要使用固体树脂粉末与石墨粉混匀，经热压后制得石墨双极板，其中的树脂粉末主要起到粘结石墨的作用，以热塑型树脂为主，由于两种粉末在混合过程中不均匀，会导致石墨双极板的流道、精度较低，抗压强度也不理想，残品率较高。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种柔性超薄石墨双极板及其制备方法，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种柔性超薄石墨双极板的制备方法，包括：

提供石墨粉体材料，所述石墨粉体材料包括膨胀石墨、碳纤维、碳纳米管和低粘度液体粘结剂；

提供碳纳米管膜，并采用物理或化学方法对所述碳纳米管膜的表面进行粗糙化处理；

在碳纳米管膜的两侧表面设置由所述石墨粉体材料形成的石墨粉体材料层，并采用热压方式使两层所述石墨粉体材料层与碳纳米管膜结合形成柔性超薄石墨双极板。

本发明实施例还提供了由所述的制备方法制备获得的柔性超薄石墨双极板。

与现有技术相比，本发明的优点包括：

1)本发明实施例提供的柔性超薄石墨双极板的制备方法，使用了高度致密的碳纳米管膜，而碳纳米管据文献报告，本身就具有储存氢气，避免氢气泄露的能力，从而大幅度降低了双极板的氢气渗透率，同时使得双极板具有很好的柔韧性和强度；

2)本发明使用热压技术使液体粘结剂在高温下固化，便于双极板脱模成型；

3)本发明实施例制备的该种双极板具有三明治夹心的三层结构，其中间层为碳纳米管膜，具有很高的拉伸断裂强度，与石墨双极板相比，本发明实施例提供的双极板的电导率最高可提升2个数量级；

4)本发明实施例提供的柔性超薄石墨双极板的制备方法，将双极板在惰性气体条件下进行煅烧，从而将液体粘结剂石墨化，从而增加了双极板的电导率。

附图说明

图1是本发明一典型实施案例中提供的一种柔性超薄石墨双极板的结构示意图。

具体实施方式

鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。