[發明專利]一種PEM燃料電池復合雙極板及其制備方法

有效

• 申請號: 201410021214.7
• 申請日: 2014-01-17
• 公開（公告）號: CN103746131A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 吳海華;黃川;劉富林;李廳
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: H01M8/02
• 分類號: H01M8/02
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

1.一種PEM燃料電池復合雙極板，其特征在于：該復合雙極板包括上、下表層（1），上、下表層（1）上間隔分布有氣體流道（3），上、下表層間設置有n個層板單元預制體（2）。

2.根據權利要求1所述的PEM燃料電池復合雙極板，其特征在于：所述的層板單元預制體上包覆有有機物薄膜（5），有機物薄膜（5）上嵌有導電顆（4）。

3.根據權利要求2所述的PEM燃料電池復合雙極板，其特征在于：所述的導電顆粒（4）是鱗片石墨片、微晶石墨片、鋁粉、銅粉中的一種或幾種組合。

4.根據權利要求2所述的PEM燃料電池復合雙極板，其特征在于：所述的有機物薄膜（5）為可溶性樹脂經高速旋轉后制得，其中有機物薄膜厚度為0.01?~?0.2mm，所述的可溶性樹脂經有機溶劑溶解。

5.根據權利要求1或2所述的PEM燃料電池復合雙極板，其特征在于：所述的n個層板單元預制體（2）中，相鄰的層板單元預制體（2）上導電顆粒（4）有一個或多個重疊區域，形成一條或多條曲折的導電通路。

6.根據權利要求3所述的PEM燃料電池復合雙極板，其特征在于：相鄰的層板單元預制（2）體上導電顆粒（4）為部分重疊。

7.根據權利要求1所述的PEM燃料電池復合雙極板，其特征在于：所述的上、下表層（1）材料為蠕蟲石墨經可溶性樹脂浸漬后干燥而成，所述的可溶性樹脂經有機溶劑溶解。

8.根據權利要求6或7所述的PEM燃料電池復合雙極板，其特征在于：所述可溶性樹脂為酚醛樹脂、環氧樹脂、聚氯乙烯中的任意一種，有機溶劑為無水乙醇、丙酮、環己烷中的一種或多種。

9.一種PEM燃料電池復合雙極板的制備方法，其特征在于：包括以下步驟，

1）上、下表層材料的制備：將可溶性樹脂投入質量濃度為70-90%的有機溶劑中，攪拌均勻，使其溶解，再將蠕蟲石墨放入經溶劑溶解的可溶性樹脂中，浸漬30-100min后，干燥，取出備用；

2）層板單元預制體：取1）中所述的經有機溶劑溶解的可溶性樹脂，在旋轉速度為1000-1200r/min下制備有機物薄膜，控制有機物薄膜厚度在0.01~0.2mm之間，將導電顆粒嵌入到有機物薄膜上，將嵌有導電顆粒的有機物薄膜經干燥后制得層板單元預制體，重復上述過程，制得n個層板單元預制體；

3）鋪疊：依次將下表層材料、n個層板單元預制體、上表層材料鋪疊在帶有氣體流道結構的金屬模具中；

4）模壓成型：將3）鋪疊的材料進行兩次模壓，具體為在低溫、低壓下進行一次模壓成型，然后提高溫度和壓力、在真空條件下進行二次模壓成型。

10.根據權利要求9所述的PEM燃料電池復合雙極板的制備方法，其特征在于：步驟1）及步驟2）中所述的干燥為在30-50℃，83-98KPa下真空干燥60-150min或在50~250μm紅外線，50-80℃下干燥5-20min。

11.根據權利要求9所述的PEM燃料電池復合雙極板的制備方法，其特征在于：步驟1）中，按重量份計，可溶性樹脂為50-80份，70~90%的有機溶劑為20-50份。

12.根據權利要求9所述的PEM燃料電池復合雙極板的制備方法，其特征在于：步驟2）中導電顆粒嵌在有機物薄膜中是指導電顆粒在外加0.3-0.9MPa的氣壓作用下噴射到機物薄膜中，保證相鄰的層板單元間導電顆粒有一個或n個重疊區域，并形成一個或n個曲折的導電通路。

13.根據權利要求9所述的PEM燃料電池復合雙極板的制備方法，其特征在于：步驟4）中一次模壓在溫度低于可溶性樹脂固化溫度10-20℃，壓力為3-5MPa條件下模壓5-15min；二次模壓在溫度高于可溶性樹脂固化溫度30~50℃，壓力為30-60MPa，真空度為100~200Pa下模壓20-60min。

14.根據權利要求9或12所述的PEM燃料電池復合雙極板的制備方法，其特征在于：所述的n大于等于3。