[发明专利]一种石墨/聚苯硫醚复合材料双极板及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种石墨/聚苯硫醚复合材料双极板及其制备方法和应用，属于导电复合材料技术领域。该双极板由质量百分比含量为80％–85％的F2胶体石墨、F3胶体石墨、F4胶体石墨和石墨蠕虫按质量比6:4:3:3.6复配的混合物和15％–20％的聚苯硫醚组成，原料粉末置于粉碎机中高速粉碎并混匀，得到的预混料在175–185℃的条件下加压，升温，在360–370℃和20MPa的条件下保温15–25min，自然冷却得到。本发明的石墨/聚苯硫醚复合材料双极板导电性高、耐腐蚀性好，力学性能优异，可以满足其作为车载燃料电池的使用性能要求，还可以应用于高腐蚀工作场合。

技术领域

本发明属于导电复合材料技术领域，具体涉及一种石墨/聚苯硫醚复合材料双极板及其制备方法和应用。

背景技术

双极板又称集流板，是燃料电池关键组成部分，在电池中主要起到分隔燃料与氧化剂、阻止气体透过以及收集、传导电流的作用。传统的双极板材料主要有炭质材料、金属材料以及炭质与金属的复合材料，其中炭质材料双极板主要是致密石墨板，致密石墨板具有良好的导电性能以及极佳的耐腐蚀性能，但机械强度往往不理想，当使用环境稳定时能勉强使用，而随着新能源汽车的飞速发展，车载燃料电池对力学性能要求越来越高，从而导致其无法满足使用要求；金属材料双极板的力学性能能满足要求，但是在燃料电池酸性条件下会逐渐被腐蚀，难以长时间稳定使用。因此，传统的双极板材料作为新能源汽车的车载燃料电池存在较大缺陷，急需开发新的具有高导电率以及优越耐腐蚀性能的双极板材料。

发明内容

为克服现有技术的上述不足，本发明的第一目的是提供一种石墨/聚苯硫醚复合材料双极板，复合材料具有高电导率和良好的耐腐蚀性能，力学性能优异，能够满足其作为车载燃料电池的使用性能要求。

本发明的第二目的是提供上述石墨/聚苯硫醚复合材料双极板的制备方法，采用模压成型工艺，操作简单，易于产业化生产。

本发明的第三目的是提供上述石墨/聚苯硫醚复合材料双极板在车载燃料电池或者高腐蚀工作环境中的应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供的石墨/聚苯硫醚复合材料双极板，以石墨为导电基体、聚苯硫醚为粘接材料经过模压成型得到，按照质量百分比含量计由80％–85％的石墨和15％–20％的聚苯硫醚组成；其中：

所述石墨为F2胶体石墨、F3胶体石墨、F4胶体石墨和石墨蠕虫按照质量比为6:4:3:3.6复配的混合物，且所述F2胶体石墨、F3胶体石墨和F4胶体石墨的粒度依次变小。

优选地，所述F2胶体石墨的粒度为1000目，所述F3胶体石墨的粒度为500目，所述F4胶体石墨的粒度为250目。

优选地，所述石墨蠕虫先经过预粉碎提高其堆密度后与所述F2胶体石墨、F3胶体石墨和F4胶体石墨复配。

更优选地，所述F2胶体石墨、F3胶体石墨、F4胶体石墨、石墨蠕虫和聚苯硫醚的质量百分比含量分别为30％、20％、15％、18％和17％。

本发明的石墨/聚苯硫醚复合材料双极板具有如下优势：导电率高，耐腐蚀性能和力学性能均好。

本发明还提供所述石墨/聚苯硫醚复合材料双极板的制备方法，包括以下步骤：

(1)原料预混合：按照配比称取石墨和聚苯硫醚的粉末置于粉碎机中高速粉碎并混匀，得到石墨/聚苯硫醚预混料；