[發明專利]一種用于燃料電池雙極板的碳纖維復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201810435758.6
• 申請日: 2018-05-06
• 公開（公告）號: CN110437589A
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 祝飛
• 申請（專利權）人: 祝飛
• 主分類號: C08L63/10
• 分類號: C08L63/10;C08K7/06;C08K9/02;C08K3/04;H01M4/86;H01M8/0243
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本發明涉及一種以用于制作燃料電池雙極板具有低電阻率的碳纖維復合材料及其制備方法。所述碳纖維復合材料包含作為導電和增強的短切碳纖維和導電填料以及作為粘結的樹脂組成。通過本法發明所制得的具有低電阻率的碳纖維復合材料，由于其高電導率、高的機械強度和優良的耐腐蝕性，可以用來制作燃料電池的雙極板。并且，碳纖維復合材料可以使燃料電池實現輕量化。

技術領域

本發明涉及高性能纖維復合材料和燃料電池技術領域，特別是涉及一種用于燃料電池雙極板的碳纖維復合材料及其制備方法。

背景技術

燃料電池中，雙極板是重要的性能元件，它負責把氣體分配到兩個電極表面以及電池堆的散熱并且每個雙極板都必須有穩定的密封措施。目前燃料電池雙極板主要采用不透性石墨以及金屬。石墨雙極板導電耐腐蝕性好但是制作程序復雜且脆性大；金屬雙極板存在嚴重的耐腐蝕性問題。并且，由于在燃料電池體積、質量和制造成本上，雙極板占據很大比例，目前雙極板成本仍然根據不同規格電池總成本的10-30％之間。

另一方面，因為石油、煤炭、天然氣等化石燃料資源耗竭和嚴重的環境問題，需要交通車輛、飛行器等輕量化以實現更高的能源利用效率。因此，當含有碳纖維的復合材料在輕量化領域受到關注的同時，其導電、耐腐蝕、高機械強度在燃料電池領域也受到了重視。

另外，中國專利公開號CN106159280A公開了一種熱壓石墨雙極板及制作工藝。在起某一實施例中，該雙極板由石墨粉65wt％、酚醛樹脂10wt％、炭黑 7wt％、碳纖維5wt％。該雙極板具有的缺點在于，其主要成分為石墨，較少的具有長導電通路的碳纖維，在模制體內部難以形成復雜的導電網絡，且模制體需要高溫碳化，具有較多的工段和額外能耗，其模制體力學性能欠佳。

因此，開發同時滿足性能要求而且具有低廉成本的雙極板材料極其制造工藝已經成為推進燃料電池商業化應用的關鍵之一

發明內容

基于此，有必要針對現有石墨電極脆性大、金屬耐腐蝕能力差以及兩者的重量大、制造成本高的問題，提供一種工藝簡單、易于批量化生產并且具有良好力學強度、耐腐蝕、低成本且輕量化的雙極板材料及其制備方法。

在優選地方面，本發明提供了包含碳纖維作為導電網絡和增強結構。碳纖維材料可以增加電導率和良好的機械強度，并且實現雙極板輕量化。

如本文所用，碳纖維是指包含原絲或被進一步上漿處理或纖維表面包覆金屬及其化合物的纖維。

而且，本發明提供了用于制備碳纖維復合材料以實現輕質的方法。

進一步提供的是包括含有碳纖維復合材料用于雙極板的模制體。

在一個方面，本發明提供的一種用于燃料電池雙極板的碳纖維復合材料及其制備方法。碳纖維的平均長度可以為1mm-100mm。

附圖說明

現在將參考附圖中所示的某些示例性實施方式詳細描述本發明的以上和其他特種，僅以示例的方式提供，不限制本發明，其中：

圖1：流程圖

附表說明

表格1：測試結果對比

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合具體實施方式，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施方式僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬于本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施方式的目的，不是旨在于限制本發明。本文所使用的術語“及/或”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。