[發明專利]一種孔徑梯度分布的水傳輸板及其制備方法

有效

• 申請號: 201510933430.3
• 申請日: 2015-12-15
• 公開（公告）號: CN106887597B
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: 邵志剛;郭曉倩;王志強;曾亞超;瞿麗娟;衣寶廉
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M4/88
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

1.一種平均孔徑梯度分布的水傳輸板的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）將造孔劑、導電石墨粉、導電纖維和粘結劑樹脂混合均勻后置于模具中，改變造孔劑的種類或者添加量并重復上述步驟，其中重復次數為n次，n為≥1的整數，將模具中的粉末進行熱壓成形處理，除去造孔劑即得多孔碳板；

所述多孔碳板由2層以上的碳層堆疊而成，這些堆疊的碳層平均孔徑為從多孔碳板一側到另一側平均孔徑從大到小或從小到大分布的結構；

（2）將熱壓形成的多孔碳板通過高溫石墨化處理得多孔石墨板；

（3）將多孔石墨板置于鈦酸丁酯溶液中，進行在真空度為0.02-0.1MPa下抽真空處理10-60 min，然后取出烘干，最后置于馬弗爐中400-500 ℃高溫焙燒處理2-5 h；

步驟（1）所述造孔劑、導電石墨粉、導電纖維和粘結劑樹脂的比例為5-30 wt% : 50-75wt% : 5-15 wt% : 10-20 wt%；

步驟（2）中所述熱壓過程中，壓力為1-10MPa, 溫度為100-250℃，時間為10-60 min。

2.根據權利要求1所述的水傳輸板的制備方法，其特征在于：步驟（1）所述的造孔劑為(NH₄)₂C₂O₄、NH₄NO₃、NH₄HCO₃、(NH₄)₂SO₄、NaCl或KCl中的一種或二種以上。

3.根據權利要求1所述的水傳輸板的制備方法，其特征在于：步驟（1）所述的導電石墨粉為KS75、KS150或膨脹石墨中的一種或二種以上，其粒徑為1-60μm。

4.根據權利要求1所述的水傳輸板的制備方法，其特征在于：步驟（1）所述的導電纖維為碳纖維、石墨纖維或玻璃纖維的一種或二種以上，直徑為1-15 μm，長徑比為10-50。

5.根據權利要求1所述的水傳輸板的制備方法，其特征在于：步驟（1）所述的粘結劑樹脂為聚乙烯、聚丙烯、聚苯硫醚、聚醚砜、熱塑性酚醛樹脂或聚苯二甲酸乙二醇酯的一種或二種以上的熱塑性樹脂。

6.根據權利要求1所述的水傳輸板的制備方法，其特征在于：步驟（2）所述高溫石墨化處理溫度為2000-3500℃，處理時間為1-3 h。

7.根據權利要求1所述水傳輸板的制備方法，其特征在于：步驟（3）所述的鈦酸丁酯溶液濃度為0.01-1mol?L^-1，溶劑為水和乙醇的混合液，溶劑中水和乙醇的體積比為0.1-2。

8.根據權利要求1-7任一所述制備方法制備得到的水傳輸板。

9.根據權利要求8所述的水傳輸板，其特征在于：所述水傳輸板平面電阻率為1-5mΩ·cm，彎曲強度為5-50 MPa，透水壓力為0-0.03MPa，氣泡壓力為0.05-0.2 MPa，接觸角為5^o-85^o，厚度為0.5-7 mm，平均孔徑為0.1-20 μm，孔隙率為5%-50%，以水傳輸板所有的孔為基準，親水孔比例為50%-100%；

透水壓力的測試方法為將水引入到水傳輸板的一側，而板的另一側暴露在空氣中，然后對水側進行加壓，在板的空氣側出現水滴時的壓力即為透水壓力；氣泡壓力的測試方法為在上述經過透水壓力測試的水傳輸板的一側用氮氣加壓，在板的另一側有氣泡出現時的壓力即為氣泡壓力。