[發明專利]一種強韌性高導電型質子交換膜電池用碳紙材料

在審

• 申請號: 201911346111.7
• 申請日: 2019-12-24
• 公開（公告）號: CN111129555A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 梁十根
• 申請（專利權）人: 梁十根
• 主分類號: H01M8/1004
• 分類號: H01M8/1004;H01M4/88
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種強韌性高導電型質子交換膜電池用碳紙材料，其特征在于具有制備步驟為：

（1）取碳紙并裁剪，按質量比1∶10，將裁剪后的碳紙浸泡至浸泡液中，保溫水浴加熱，靜置冷卻至室溫，過濾并收集浸泡后的碳紙，洗滌、干燥得改性碳紙；按質量比1∶1，將1，3-二氧戊環與二甲苯攪拌混合并靜置，得溶解溶劑，再按質量比1∶20，將聚二甲基硅氧烷添加至溶解溶劑中，攪拌溶解并超聲分散收集分散溶解液并按質量比1∶15，將改性碳紙添加至分散溶解液中，攪拌混合并浸泡3～5h，過濾并收集濾餅，再淋洗處理并干燥，得刻蝕包覆改性碳紙；

（2）按重量份數計，分別稱量45～50份去離子水、1～2份硫酸錳、1～2份過硫酸銨和1～2份硫酸銨添加至燒杯中，攪拌混合并水熱保溫反應，得混合反應液并過濾，收集濾餅并洗滌、干燥得反應物；再按重量份數計，分別稱量45～50份去離子水、1～2份多巴胺和1～2份反應物置于燒杯中，攪拌混合并調節pH至8.5，攪拌混合并保溫反應，靜置冷卻至室溫并過濾，收集濾餅并置于管式氣氛爐中，通氬氣排除空氣，待通入完成后，干燥處理并升溫加熱、保溫煅燒，得改性復合顆粒；

（3）按重量份數計，分別稱量45～50份石墨烯水懸浮液、1～2份改性復合顆粒和45～50份去離子水，攪拌混合并置于研缽中研磨分散，收集分散漿液并置于125～150℃下水熱反應10～12h，得水熱凝膠液；再按重量份數計，分別稱量45～50份無水乙醇、1～2份聚乙烯醇縮丁醛和10～15份水熱凝膠液，攪拌混合并將刻蝕包覆改性碳紙浸泡至水熱凝膠液中，浸泡處理并干燥，用酚醛樹脂溶液淋洗后，干燥收集得干燥包覆改性碳紙，將其置于平板硫化機中，壓制成型后，高溫處理，即可制備得所述的強韌性高導電型質子交換膜電池用碳紙材料。

2.根據權利要求1所述的一種強韌性高導電型質子交換膜電池用碳紙材料，其特征在于：所述的浸泡液制備步驟為按重量份數計，分別稱量45～50份去離子水、10～15份質量分數25％硫酸和1～2份高錳酸鉀置于燒杯中，攪拌混合得浸泡液。

3.根據權利要求1所述的一種強韌性高導電型質子交換膜電池用碳紙材料，其特征在于：所述的淋洗處理為用質量分數0.01％氫氟酸溶液淋洗1～2次。

4.根據權利要求1所述的一種強韌性高導電型質子交換膜電池用碳紙材料，其特征在于：所述的水熱保溫反應為在200～250℃下保溫反應80～90h。

5.根據權利要求1所述的一種強韌性高導電型質子交換膜電池用碳紙材料，其特征在于：所述的調節pH至8.5采用的是質量分數1％氨水。

6.根據權利要求1所述的一種強韌性高導電型質子交換膜電池用碳紙材料，其特征在于：所述的氬氣通入速率為20～30mL/min。

7.根據權利要求1所述的一種強韌性高導電型質子交換膜電池用碳紙材料，其特征在于：所述的干燥處理并升溫加熱、保溫煅燒為在100～110℃下干燥至恒重后，按5℃/min升溫至750～850℃，保溫煅燒3～5h。

8.根據權利要求1所述的一種強韌性高導電型質子交換膜電池用碳紙材料，其特征在于：所述的石墨烯水懸浮液濃度為質量分數1％。

9.根據權利要求1所述的一種強韌性高導電型質子交換膜電池用碳紙材料，其特征在于：所述的壓制成型為在固化溫度165～170℃、10～15MPa下壓制成型。

10.根據權利要求1所述的一種強韌性高導電型質子交換膜電池用碳紙材料，其特征在于：所述的高溫處理為在2750～2800℃下高溫處理15～20min。