[發明專利]復合雙極板及其制備方法

有效

• 申請號: 202110755075.0
• 申請日: 2021-07-02
• 公開（公告）號: CN113555577B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 張修平;徐少軼;樊建濤;李輝
• 申請（專利權）人: 氫輝能源（深圳）有限公司
• 主分類號: H01M8/0234
• 分類號: H01M8/0234;H01M8/0243;H01M8/22
• 代理公司: 深圳中一聯合知識產權代理有限公司 44414
• 代理人: 方良

本申請涉及氫能源燃料電池技術領域，尤其涉及一種復合雙極板及其制備方法。復合雙極板的原料包括如下組分：D50粒徑為1～300μm的膨脹石墨1～95份；D50粒徑為1～500μm的鱗片石墨0.1～50份；膨脹倍率為50～2000mL/g的石墨蠕蟲1～95份；液體樹脂1～50份；增韌劑0.1～20份；導電填料0.1～20份。該復合雙極板的流道成型性、精密度，以及機械性能和導電性的綜合效果最佳，在固態電解質水電解池中具有很好的應用前景。

技術領域

本申請屬于氫能源燃料電池技術領域，尤其涉及一種復合雙極板及其制備方法。

背景技術

固體電解質電解水(solid electrolyte membrane water electrolysis)技術制備的氫氣純度高，其電解效率高、電解池結構緊湊，被認為是具有潛力的一種高純氫氣制備技術。電解槽主要由雙極板、氣體擴散層以及膜電極組成。雙極板是固體電解質電解水的關鍵部件之一，占電解槽成本40％以上，發揮著陰陽極反應物隔絕與分配、集流、導熱、密封、支撐膜電極等多項功能。因此，雙極板材料需具有導電導熱性好、耐腐蝕、高力學性能、低氣體滲透率等特點，反應氣體的傳輸和排出依靠雙極板上的流道，因此雙極板需要有良好的流道成型性能，其精密度要求高，以確保較小的流體阻力和良好的水氣傳輸性能。

常用的雙極板主要包括碳板、金屬雙極板。由于電解陽極電壓高，碳基材料直接接觸水會導致碳腐蝕，因此碳基材料不適合在陽極直接與水接觸。而在電解水陰極，大量氫氣的生成容易造成金屬材料“氫脆”的問題；而在電解過程中，大量的微氣泡會附在極板金屬表面，造成電解傳質阻力增加。

石墨雙極板具有良好的導電性、抗氫脆以及優秀的耐酸腐蝕性，但是抗彎強度和氣密性較差，通常需要較厚的板材以滿足實用需要。此外，雙極板表面的精細流道結構加工難度較高，成為限制石墨雙極板廣泛應用的重要因素。石墨/樹脂復合雙極板以石墨增強樹脂的聚合材料作為基體，價格較金屬材料低，具有制備工藝簡便、質量輕、抗腐蝕性能好等基本特點，但是復合雙極板的性能受石墨含量和制備工藝等的影響，在導電性、抗彎強度、工藝性能等呈現出較大的差異，還是具有流道精度不高的缺陷。

發明內容

本申請的目的在于提供一種復合雙極板及其制備方法，旨在解決如何提高雙極板流道精度的技術問題。

為實現上述申請目的，本申請采用的技術方案如下：

第一方面，本申請提供一種復合雙極板，復合雙極板的原料包括如下重量組分：

D50粒徑為1～300μm的膨脹石墨 1～95份；

D50粒徑為1～500μm的鱗片石墨 0.1～50份；

膨脹倍率為50～2000mL/g的石墨蠕蟲 1～95份；

液體樹脂 1～50份；

增韌劑 0.1～20份；

導電填料 0.1～20份。

本申請提供的復合雙極板含有一定重量份的膨脹石墨、鱗片石墨、石墨蠕蟲、樹脂、導電填料和增韌劑；其中，通過樹脂和導電填料的配比，不僅使復合雙極板具有很好的機械性能，同時還具有很好的導電性，而增韌劑可以提高復合雙極板的韌性，更重要是的通過綜合膨脹石墨、鱗片石墨和石墨蠕蟲三種石墨的優點，使該復合雙極板具有很好的流道精度；因此，本申請通過在上述組分的協同作用，使該復合雙極板的流道成型性、精密度，以及機械性能和導電性的綜合效果最佳，在固態電解質水電解池中具有很好的應用前景。

第二方面，本申請提供一種復合雙極板的制備方法，包括如下步驟：

提供本申請所述的復合雙極板的原料；

將所述增韌劑和所述液體環氧樹脂溶于溶劑中，得到混合溶液；