质子交换膜燃料电池双极板的研究.pdfVIP

第 卷 第 期 新 型 炭 材 料 *+ # ABC - *+ 4B -# !# 年 *! 月 456 789:;4 8=598?@ DEF - !# 文章编号： （ ） *%$’’!% !# ($(($ 质子交换膜燃料电池复合材料双极板的研究 邹彦文， 张 杰， 贺 俊， 郑永平， 唐亚平， 孙 斌， 邱学良 （清华大学 核能技术设计研究院，北京 *!!*） 摘 要： 以高分子预聚物为粘合剂，天然或人造石墨为导电骨料，通过模压一次成型制备质子交换膜燃料电池双 极板。研究了导电骨料的组分、树脂的种类及其含量，成型温度、成型压力对双极板性能的影响。结果表明：）导 * 电骨料的组分、树脂的种类及其含量对制品的性能影响较大；成型温度、成型压力对制品的性能影响较小。! ）人造 和天然两种石墨混合组分为导电骨料的制品，其导电性能明显高于单一石墨组分的制品；乙烯基树脂为粘合剂的 性能优于以邻苯基树脂为粘合剂的双极板的性能。(）使用质量分数为* . / *’ . 的乙烯基树脂作粘结剂，在成型 压力为* 12$ / ! 12$，成型温度为 *) 0 / ! 0 时制备的复合材料双极板的电导率 1 ( 32 0#，抗折强度 ，空气透气率为 3 % ! 。 1 ( 12$ * 0# 2 4 关键词： 燃料电池；双极板；复合材料 中图分类号： 51 +**-! 文献标示码： ! 造要经过 以上的石墨化。 为了达到不透 * 前言 ! ) 0 ! - 性，需经过多次浸渍、炭化处理。 由块状石墨加 ( - !* 世纪将是清洁能源大发展的世纪。质子交 工成双极板，加工成本高。而对于金属材料双极板， 换膜燃料电池（ ）是一种高效、低污染的动力 2167 如不锈钢等，其缺点是不耐腐蚀。因双极板一侧为 源。在未来的车载驱动电源、便携式电源和家庭用 湿氧化剂，如氧；另一侧为湿还原剂，如氢。由于质 ［］ 电站等方面有着广阔的应用前景* 。美国、日本等 子膜的轻微降解，生成的水呈弱酸性，故在氧电极侧 发达国家投入大量的资金进行开发研究，并取得了 导致金属双极板表面氧化膜增厚，从而导致接触电 重大成果。*++% 年我国将“燃料电池技术”列为国 阻增大，降低电池性能；而在氢电极侧，金属双极板 家“九五”重大科技攻关项目之一，其中2167 为主 要受到轻微腐蚀从而降低电极的催化活性。 要科研项目。现在2167 制备的关键技术已基本 树脂基炭复合材料双极板具有和石墨相同的耐 成熟，目前限制其商业化的主要原因是成本太高。 蚀性能，且易于大规模生产，一次成型，大大降低了 双极板是2167 的主要部件和制备成本之一， 双极板的生产成本。虽然树脂基炭复合材料的电导 其功能是：收集电流，分隔氧化剂和还原剂，作为机 率较石墨低得多，但其潜在的应用前景还是吸引了 械支撑和均匀输送反应介质等。因此要求： 双极