《石墨酚醛树脂复合材料双极板研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《石墨酚醛树脂复合材料双极板研究（57页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘要质子交换膜燃科电池( P E M F C ) 以其能量转化率高、低排放、能量和功率密度高等优点被认为是适应未来能源和环境要求的理想动力源之一。双极板是P E M F C 的重要组成部分，它为电池分配燃料与氧化剂并串联相邻电池，其成本可占总成本的约4 0 ，而高成本正是其走向实用化的一大障碍。寻找性能优良且成本低廉的双极板新材料和加工方法已成为燃料电池产业化技术研究中的重要课题。本论文针对现有双极板成本高的问题，在开发高性能、价廉的燃料电池双极板材料和工艺方面进行了一些新的探索和尝试。采用一步模压成型工艺制备复合板，降低了双极板的加工成本。而且同注塑成型工艺相比，应用该工艺可以制备聚合物含量
2、较低的复合板，使得双极板具有较好的导电性能。我们选取价格低廉的酚醛树脂与天然鳞片石墨混合，应用模压工艺制备了N G P F 复合板。对模压工艺条件、树脂含量对复合板导电性能、阻气性能、机械性能和耐腐蚀性能等其它性能的影响进行了考察。结果表明，在适当的工艺条件下，P F 质量含量为1 0 的N G P F 复合板各项性能均能达到P E M F C 双极板材料性能的要求。为了更好的推广N G P F 复合板，我们对其结构做了改进，研制了N G P F 夹心复合板，以蠕虫石墨为上下表层，以N G P F 复合板为芯层，结果发现在保持原有N G P F 复合板性能基础上，复合夹心板降低接触电阻7 0
3、- 一8 0 ，降低总电阻1 3 - - 4 5 ，相应电导率则提高1 3 - - 4 5 。使双极板导电性能更好。为了提高工效，又对预制夹心N G P F 复合板作了初步研究。并发现了其缺陷，为今后该设想的研究做了前期工作。关键诃：质子交换膜燃料电池；电池双极板；复合双极板；复合夹心板；复合预 制夹心板：接触电阻；酚醛树脂：石墨A B S T R A C TP o l y m e re l e c t r o l y t em e m b r a n ef u e lc e l l ( P E M F C ) i sr e c o g n i z e da san e wa l t e r
4、n a t i v et ot h ep r e s e n tp o w e rs o u r c e sb e c a u s eo fi t sh i g he f f i c i e n c y , l o we m i s s i o n ，h i g he n e r g ya n dp o w e rd e n s i t y B i p o l a rp l a t ei s 粕i m p o r t a n tp a r ti nF C w h i c hd i s t r i b u t e sf u e la n do x i d a n tf o rF Ca n dp
5、r o v i d e se l e c t r o n i cc o n n e c t i o nb e t w e e ns i n g l ec e l l s I t sc o s ta c c o u n t e df o ra b o u t4 0 o faF Cs m c Lw h i l et h eh i f g hc o s to fF Ci sak e yo b s t a c l et oi t sw i d ea p p l i c a t i o n T h e r e f o r e ，s e a r c h i n gm a t e r i a l sa n
6、dm a n u f a c t u r i n gm e t h o d sf o rh i 【g l lp e r f o r m a n c ea n dl o wc o s tb i p o l a rp l a t eh a sb e e nv e r yi m p o r t a n t W i t ht h ea b o v eb a c k g r o u n d n e wm a t e r i a l sa n dm a n u f a c t u r i n gm e t h o d sf o rb i p o l a rp l a t e sa r ee x p l o
7、 r e di nt h i ss t u d y G r a p h i t e p o l y m e rc o m p o s i t ep l a t ew a sm a n u f a c t u r e du s i n gc o m p r e s s i o nm o l d i n gw i t ho n e s t e pw h i c hd e c r e a s e st h ep r o c e s s i n gc o s t C o m p a r e dw i t hi n j e c t i o nm o l d i n g ,t h ec o m p r e
8、 s s i o nm o l d i n gi sm o r ea p p l i c a b l ef o rt h ec o m p o u n dw i t hp o l y m e rc o n t e n ti n t h e r a n g e o f l 0 - 2 0 S o t h e c o m p o s i t e p l a t e s h a v e b e t t e r e l e c t r i c a lp r o p e r t i e s L o w - c o s tp h e n o lf o r m a l d e h y d er e s i
9、nw a sc h o s e nt om i xw i t hn a t u r a lg r a p h i t e T h ec o m p o s i t ep l a t ew a sm a n u f a c t u r e du s i n gt h ec o m p r e s s i o nm o u l d i n g T h ev a r i a t i o no fe l e c t r i c a lp r o p e r t i e s ，g a st i g h t n e s s ，m e c h a n i c a lp r o p e r t i e sa
10、n dc o r r o s i o nr e s i s t a n c ew i t hc o m p r e s s i o nt e c h n o l o g i c a lc o n d i t i o n s ，p o l y m e rc o n t e n tw e r ea l s os t u d i e d T h ec o m p o s i t ep l a t ew i t hf o r m a l d e h y d er e s i n ( P F ) c o n t e n t1 0 w t c a nm e e tt h ed e m a n df o r
11、t h eb i p o l a rp l a t em a t e r i a l s N G P Fc o m p o s i t ep l a t es t r u c t u r ei si m p r o v e dt oa d a p tt ow i d e ra p p l i c a t i o n N G P Fc o m p o s i t es a n d w i c hp l a t ei si n v e n t e dw h o s es u r f a c el a y e r sa l em a d eu po fc o r a lg r a p h i t e
12、a n di t ss a n d w i c hl a y e ri sm a d eu po fN G P Fc o m p o s i t e T h er e s u l t ss h o wt h a tc o n t a c tr e s i s t a n c eo fc o m p o s i t es a n d w i c hp l a t ei sd e c r e a s e d3 4t i m e sa n dt h eo t h e rp r o p e r t i e so f N G P Fc o m p o s i t ep l a t ea r en o t
13、c h a n g e d T oi m p r o v ew o r ke f f i c i e n c yu n c u r e dc o m p o s i t es a n d w i c hp l a t ei ss t u d i e de l e m e n t a r i l ya n di t sf l a w sa r ef o u n d P r i o rw o r ki sc o m p l e t e df o ro u ri d e a s K e yw o r d s ：P E M F C ；b i p o l a rp l a t e ；c o m p o
14、s i t eb i p o l a rp l a t e ；c o m p o s i t es a n d w i c hp l a t e ；c o m p o s i t eu n c u r e ds a n d w i c hp l a t e ；c o n t a c tr e s i s t a n c e ；p h e n o lf o r m a l d e h y d er e s i n ；g r a p h i t e ；c o m p o s i t e独创性声明本人声明所呈交的学位论支是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处
15、外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得苤垄盘堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：猫签字日期：口6 年7 月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解苤洼盘鲎有关保留、使用学位论文的规定。 特授权苤盗盘鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：堡乡彰冬导师签名：签字日期：移多年7
16、月石日签字日期：月f日b刖吾环境保护是当今人类社会可持续发展战略的核心，是影响当前世界各国的能源决策和科技导向的关键因素。能源的生产与消费和全球性的气候变化，同地球上的温室效应有密切的关系。因此，提高能源的利用率和发展替代能源将成为2 l世纪的主要议题。燃料电池等温地按电化学方式直接将化学能转化为电能。它不经过热机过程，因此不受卡诺循环的限制，能量转化效率高( 4 0 6 0 ) ；环境友好，几乎不排放氮氧化物和硫氧化物；二氧化碳的排放量也比常规发电厂减少4 0 以上。正是由于这些突出的优越性，燃料电池被认为是2 l 世纪首选的洁净、高效的发电技术。聚合物膜燃料电池( P E M F C ) 是目前应用前景最广且发展最快的类燃料电池。它被认为最适宜用作电动车电源、便携式电源和小型固定电源。除具有其它燃料电池通常的优点外，P E M F C 还有可在常温下快速起动、结构简单紧凑、可靠性高和造价低等特点。H 2 0 2 ( a i r ) 型P E M F C 发展已较为成熟，输出比功
