[發(fā)明專利]復(fù)合雙極板及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110755075.0
• 申請(qǐng)日: 2021-07-02
• 公開（公告）號(hào): CN113555577B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張修平;徐少軼;樊建濤;李輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 氫輝能源（深圳）有限公司
• 主分類號(hào): H01M8/0234
• 分類號(hào): H01M8/0234;H01M8/0243;H01M8/22
• 代理公司: 深圳中一聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44414
• 代理人: 方良

本申請(qǐng)涉及氫能源燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種復(fù)合雙極板及其制備方法。復(fù)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(dǎo)電填料0.1～20份。該復(fù)合雙極板的流道成型性、精密度，以及機(jī)械性能和導(dǎo)電性的綜合效果最佳，在固態(tài)電解質(zhì)水電解池中具有很好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)屬于氫能源燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種復(fù)合雙極板及其制備方法。

背景技術(shù)

固體電解質(zhì)電解水(solid electrolyte membrane water electrolysis)技術(shù)制備的氫氣純度高，其電解效率高、電解池結(jié)構(gòu)緊湊，被認(rèn)為是具有潛力的一種高純氫氣制備技術(shù)。電解槽主要由雙極板、氣體擴(kuò)散層以及膜電極組成。雙極板是固體電解質(zhì)電解水的關(guān)鍵部件之一，占電解槽成本40％以上，發(fā)揮著陰陽極反應(yīng)物隔絕與分配、集流、導(dǎo)熱、密封、支撐膜電極等多項(xiàng)功能。因此，雙極板材料需具有導(dǎo)電導(dǎo)熱性好、耐腐蝕、高力學(xué)性能、低氣體滲透率等特點(diǎn)，反應(yīng)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(huì)導(dǎo)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(huì)附在極板金屬表面，造成電解傳質(zhì)阻力增加。

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

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)的目的在于提供一種復(fù)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(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述申請(qǐng)目的，本申請(qǐng)采用的技術(shù)方案如下：

第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N復(fù)合雙極板，復(fù)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(dǎo)電填料 0.1～20份。

本申請(qǐng)?zhí)峁┑膹?fù)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(dǎo)電填料和增韌劑；其中，通過樹脂和導(dǎo)電填料的配比，不僅使復(fù)合雙極板具有很好的機(jī)械性能，同時(shí)還具有很好的導(dǎo)電性，而增韌劑可以提高復(fù)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(yōu)點(diǎn)，使該復(fù)合雙極板具有很好的流道精度；因此，本申請(qǐng)通過在上述組分的協(xié)同作用，使該復(fù)合雙極板的流道成型性、精密度，以及機(jī)械性能和導(dǎo)電性的綜合效果最佳，在固態(tài)電解質(zhì)水電解池中具有很好的應(yīng)用前景。

第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N復(fù)合雙極板的制備方法，包括如下步驟：

提供本申請(qǐng)所述的復(fù)合雙極板的原料；

將所述增韌劑和所述液體環(huán)氧樹脂溶于溶劑中，得到混合溶液；