[發明專利]一種用于燃料電池的復合雙極板及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201811409543.3
• 申請日: 2018-11-23
• 公開（公告）號: CN109599573B
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 邵志剛;呂波;何良;茍勇;王朋豪
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01M8/0221
• 分類號: H01M8/0221;H01M8/0226;B29B13/10;B29C43/58;B29L31/34
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 毛薇;李馨

1.一種碳/聚合物基復合雙極板，其特征在于，所述雙極板由PS樹脂、SEBS三嵌段共聚物、導電填料、纖維增強材料組成；所述雙極板中，PS樹脂的質量分數為6-30％，SEBS三嵌段共聚物的質量分數為2-15％，導電填料的質量分數為50-90％，纖維增強材料質量分數為1-18％；所述PS樹脂粒徑為400目-1500目，分子量為22萬-50萬；所述SEBS三嵌段共聚物中，苯乙烯含量為15％-25％，所述SEBS三嵌段共聚物200℃的熔融指數為5-15g/10min。

2.根據權利要求1所述的雙極板，其特征在于，所述導電填料為天然鱗片石墨、膨脹石墨、乙炔黑、銀粉、石墨烯中的至少一種。

3.根據權利要求1所述的雙極板，其特征在于，所述纖維增強材料為碳纖維、改性碳纖維、碳納米管、改性碳納米管中的至少一種。

4.根據權利要求2所述的雙極板，其特征在于，所述天然鱗片石墨的粒徑為200目-2400目，膨脹石墨的粒徑為150目-3000目，碳黑粒徑為5nm-150nm、乙炔黑粒徑為2nm-500nm，銀粉粒徑50nm-200nm，石墨烯的層數為N層，1≤N≤7。

5.根據權利要求3所述的雙極板，其特征在于，所述改性的方法為Fenton試劑氧化改性、硫酸/硝酸混酸硝化改性、等離子體表面處理改性、空氣氧化處理改性中的至少一種。

6.根據權利要求5所述的雙極板，其特征在于，Fenton試劑氧化改性的具體實施方法為將純化過的增強材料加入FeSO₄中，調節pH為2～4，再加入H₂O₂使M_Fe²⁺：M_H2O2＝1:20～60，處理時間為2～5h，最后洗滌、干燥、備用；所述硫酸/硝酸混酸硝化改性的具體實施方法為：配制H₂SO₄：HNO₃體積比為3:1～5:1的混酸溶液，60～80℃處理純化過的增強材料，處理時間為0.5～3h，最后洗滌、干燥、備用；所述空氣氧化處理改性的具體實施方法為：空氣氛圍條件下，將強度增強材料300～600℃處理0.5～2h。

7.一種權利要求1-6任意一項所述的雙極板的制備方法，其特征在于，所述方法為：將原料預處理、混勻后采用模壓成型工藝制備而成；所述混勻為按比例所稱量的PS樹脂、SEBS三嵌段共聚物、導電填料、纖維增強材料在室溫下球磨得到混合物料，球磨速度為15-85r/min，球磨時間為15-45min。

8.根據權利要求書7所述的雙極板的制備方法，其特征在于，所述原料混勻后，將上述混合物料轉移至模具中，預壓壓力為40-80MPa，模壓溫度為140-300℃，模壓壓力為10-200MPa，模壓時間為15min-50min；采用空氣冷卻或循環水冷卻的方式，將前述步驟中模壓溫度降至室溫，卸壓、脫模制得所述雙極板。

9.一種權利要求1所述雙極板的應用，其特征在于，所述雙極板應用于質子交換膜燃料電池、堿性陰離子膜燃料電池、直接甲醇燃料電池。