[發明專利]碳紙制備工藝

在審

• 申請號: 201910322722.1
• 申請日: 2019-04-22
• 公開（公告）號: CN110181831A
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發明（設計）人: 尹紹峰;熊子昂;向華
• 申請（專利權）人: 新向（廣州）氫能科技有限公司
• 主分類號: B29C70/28
• 分類號: B29C70/28;B29C35/08
• 代理公司: 上海金盛協力知識產權代理有限公司 31242
• 代理人: 王松

本發明揭示了一種碳紙制備工藝，所述碳紙制備工藝中在采用激光快速加熱固化樹脂；所述碳紙制備工藝包括如下步驟：步驟S1、將碳紙坯體在設定樹脂溶液中進行浸漬第一設定時間；將經過浸漬后的碳紙坯體烘烤第二設定時間；步驟S2、采用激光器照射經過步驟S1處理的碳紙坯體第三設定時間，對碳紙雙面進行面掃固化處理；步驟S3、將經過步驟S2處理后的碳紙，在設定保護氣氛中，以設定速度將溫度從第一溫度升溫至第二溫度，在第三溫度保溫第四設定時間，而后冷卻至第四設定溫度取出，得到成品碳紙。本發明提出的碳紙制備工藝，可提高制備產品的品質，同時提高操作的簡便性，提高工作效率，降低能耗。

技術領域

本發明屬于新能源技術領域，涉及一種燃料電池氣體擴散層制備方式，尤其涉及一種碳紙制備工藝。

背景技術

由于地球上化石能源有限，尋求可替代清潔能源才是人類的出路。質子交換膜燃料電池(PEMFC)作為一種能長期持續供電、可方便攜帶，發電效率高的供電裝置，可用作固定發電站，也可用作移動電源，具有巨大的市場的潛能。炭紙作為燃料電池擴散層的重要組成部分，擔負起支撐催化劑、透氣和排水、集流體的作用，因此炭紙性能好壞直接影響燃料電池的性能。

目前碳紙制備過程中，樹脂固化普遍采用將炭紙放入溫設備中加熱、保溫固化方法。固化過程中，樹脂需經歷固相、液相、固相轉變過程，液相階段時碳紙的強度較低，易損壞；且液相樹脂粘度較高，易粘附在其他物件上，影響碳紙品質；另外碳紙傳統固化方法出處理時間較長，能耗高。

有鑒于此，如今迫切需要設計一種新的碳紙制備工藝，以便克服現有碳紙制備工藝存在的上述缺陷。

發明內容

本發明提供一種碳紙制備工藝，可提高制備產品的品質，同時提高操作的簡便性，提高工作效率，降低能耗。

為解決上述技術問題，根據本發明的一個方面，采用如下技術方案：

一種碳紙制備工藝，所述碳紙制備工藝中在采用激光快速加熱固化樹脂；碳紙制備工藝包括如下步驟：

步驟S1、選用碳紙坯體密度為10～20g/m²，在濃度范圍為0.1～0.2g/ml的酚醛樹脂、呋喃樹脂脂、聚乙烯吡咯烷酮、聚酰亞胺其中一種樹脂溶液中進行浸漬，而后放入80～160℃烘箱內烘烤20～50min；

步驟S2、采用YAG或CO₂激光器，激光設定功率密度100～200w/mm²,照射時間10^-4s，對步驟S1中碳紙雙面進行面掃固化處理；

步驟S3、將經過步驟S2處理的碳紙，在氮氣保護氣氛中，以10℃/min，從室溫升至1600℃，1600℃保溫120min，關爐后隨著爐溫自然冷卻至300℃以下取出，得到成品碳紙。

一種碳紙制備工藝，所述碳紙制備工藝中在采用激光快速加熱固化樹脂。

作為本發明的一種實施方式，所述碳紙制備工藝包括如下步驟：

步驟S1、將碳紙坯體在設定樹脂溶液中進行浸漬第一設定時間；將經過浸漬后的碳紙坯體烘烤第二設定時間；

步驟S2、采用激光器照射經過步驟S1處理的碳紙坯體第三設定時間，對碳紙雙面進行面掃固化處理；

步驟S3、將經過步驟S2處理后的碳紙，在設定保護氣氛中，以設定速度將溫度從第一溫度升溫至第二溫度，在第三溫度保溫第四設定時間，而后冷卻至第四設定溫度取出，得到成品碳紙。

作為本發明的一種實施方式，步驟S1中，碳紙坯體密度為10～20g/m²。

作為本發明的一種實施方式，步驟S1中，樹脂溶液為酚醛樹脂、呋喃樹脂脂、聚乙烯吡咯烷酮、聚酰亞胺中的至少一個。