乙烯基酯樹(shù)脂/膨脹石墨燃料電池復(fù)合雙極板

研究了碳纖維表面處理方法及其含量對(duì)碳纖維增強(qiáng)酚醛樹(shù)脂／石墨復(fù)合材料導(dǎo)電性能與力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：空氣氧化處理碳纖維表面形成微孔和刻蝕溝槽,容易形成應(yīng)力集中,復(fù)合材料的強(qiáng)度不高；空氣加液相氧化處理填充了碳纖維表面的微裂紋,對(duì)復(fù)合材料有一定的補(bǔ)強(qiáng)作用；液相氧化處理有利于提高碳纖維表面活性以及碳纖維的均勻分散性,使材料表現(xiàn)出較好的力學(xué)性能與導(dǎo)電性能；隨碳纖維含量增多,材料電導(dǎo)率變小,材料強(qiáng)度開(kāi)始增大,達(dá)到最大值后材料強(qiáng)度下降。對(duì)碳纖維進(jìn)行液相氧化處理,碳纖維含量在3％～4％時(shí)復(fù)合材料的力學(xué)性能與導(dǎo)電性能最好。

以固態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂(ep)粉與石墨(g)粉混合物為原料,通過(guò)低溫?zé)釅簾Y(jié)制得一種雙極板材料。研究了ep/g復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度和電導(dǎo)率隨環(huán)氧樹(shù)脂含量、模壓溫度和保溫時(shí)間的影響變化。結(jié)果表明:隨著環(huán)氧樹(shù)脂含量的增加,ep/g復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度呈先上升后下降趨勢(shì),在ep含量為10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時(shí)達(dá)到最大,而電導(dǎo)率呈下降趨勢(shì);隨模壓溫度的升高,ep/g復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度逐漸變大,電導(dǎo)率則先增長(zhǎng)后降低;隨著保溫時(shí)間的延長(zhǎng),ep/g復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度和電導(dǎo)率都呈現(xiàn)先增長(zhǎng)后降低的變化趨勢(shì);環(huán)氧樹(shù)脂含量為10%質(zhì)量分?jǐn)?shù),模壓溫度為275℃,保溫時(shí)間為100min時(shí),所得復(fù)合材料彎曲強(qiáng)度為53.11mpa,電導(dǎo)率達(dá)到209.25s/cm。

以改性酚醛樹(shù)脂(pf)、tic和石墨粉(eg)作為原料,通過(guò)一次模壓成型工藝制備一種質(zhì)子交換膜燃料電池復(fù)合材料雙極板,并借助掃描電鏡表征了復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)。研究了酚醛樹(shù)脂的含量、成型壓力以及tic的含量對(duì)復(fù)合材料導(dǎo)電性能、力學(xué)性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:隨酚醛樹(shù)脂含量的增加,導(dǎo)電性能降低,力學(xué)性能升高;隨成型壓力的增大,導(dǎo)電性能和力學(xué)性能都呈升高趨勢(shì);隨tic含量的增加,力學(xué)性能增強(qiáng),導(dǎo)電性能呈先增大后減小的趨勢(shì)。當(dāng)酚醛樹(shù)脂和tic質(zhì)量分?jǐn)?shù)各為10%,成型壓力為60mpa時(shí),所得復(fù)合材料彎曲強(qiáng)度>36mpa,抗壓強(qiáng)度分別>30mpa,體積電導(dǎo)率>150s/cm。

針對(duì)石墨/酚醛樹(shù)脂復(fù)合雙極板存在的強(qiáng)度低、脆性大等問(wèn)題,采用偶聯(lián)劑改性方法來(lái)增強(qiáng)復(fù)合雙極板的界面結(jié)合,提高其抗彎強(qiáng)度.研究了偶聯(lián)劑的種類、添加方式及用量對(duì)石墨/酚醛樹(shù)脂復(fù)合材料雙極板力學(xué)性能和電學(xué)性能的影響.結(jié)果表明:采用石墨改性法可提高石墨/酚醛樹(shù)脂復(fù)合雙極板的抗彎強(qiáng)度,但導(dǎo)電性能有所降低;而采用樹(shù)脂改性法制備的石墨/樹(shù)脂復(fù)合雙極板同時(shí)具有較高的電學(xué)和力學(xué)性能.因此樹(shù)脂改性法更適合制備復(fù)合雙極板.當(dāng)偶聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為0.7%,采用樹(shù)脂改性法分別以硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑改性時(shí),石墨/樹(shù)脂復(fù)合材料雙極板抗彎強(qiáng)度和電導(dǎo)率分別為33.3mpa,70.3s·cm-1和32.1mpa,73.8s·cm-1,均滿足燃料電池用石墨/酚醛樹(shù)脂復(fù)合雙極板的技術(shù)要求.

本文介紹了乙烯基酯樹(shù)脂混凝土銅電解槽研制過(guò)程中的樹(shù)脂選型、樹(shù)脂混凝土配方試驗(yàn)、電解槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等工作,通過(guò)這些工作研制出的乙烯基酯樹(shù)脂混凝土銅電解槽,具有耐腐蝕性能優(yōu)異、壁薄質(zhì)量輕、保溫絕緣、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn),并成功應(yīng)用于生產(chǎn)。

UDCP乙烯基酯樹(shù)脂防腐蝕工程技術(shù)規(guī)范

環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂指的是分子二端含有乙烯基酯基團(tuán)、中間骨架為環(huán)氧樹(shù)脂的一類不飽和聚酯樹(shù)脂。它們由不飽和有機(jī)一元羧酸和環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行開(kāi)環(huán)酯化反應(yīng)得到。mfe-10乙烯基酯樹(shù)脂為低苯乙烯含量環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂,對(duì)降低揮發(fā)性有機(jī)化合物的污染、改善工作環(huán)境都具有非常重要的意義。mfe-10特別適合于拉擠、纏繞等熱固化玻璃鋼成型工藝。frp光纜加強(qiáng)芯是以玻璃纖維和環(huán)氧乙烯基酯樹(shù)脂為主要原料,通過(guò)拉擠工藝而制成的?？扇〈摻z成為新型的光纜加強(qiáng)芯。

以酚醛樹(shù)脂與石墨粉料為原料,通過(guò)熱模壓成形得到一種質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板材料。研究了酚醛樹(shù)脂含量、石墨粒徑和固化溫度對(duì)復(fù)合材料導(dǎo)電性能與彎曲強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明:隨酚醛樹(shù)脂含量的增加,導(dǎo)電性能降低,強(qiáng)度升高;隨石墨粒徑的增大,復(fù)合材料的導(dǎo)電性能和彎曲強(qiáng)度呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì);隨固化溫度的增加,導(dǎo)電性能出現(xiàn)明顯波動(dòng),而彎曲強(qiáng)度呈先增大后減小的趨勢(shì);酚醛樹(shù)脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%,石墨顆粒粒徑為105μm,固化溫度為240℃時(shí),導(dǎo)電復(fù)合材料的電導(dǎo)率和彎曲強(qiáng)度可達(dá)142s/cm,61.6mpa。

用機(jī)械共混法制備電性能優(yōu)良的丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物(abs)/石墨導(dǎo)電復(fù)合材料。研究了石墨含量、偶聯(lián)劑對(duì)復(fù)合材料電導(dǎo)率和拉伸強(qiáng)度的影響。同時(shí),使用掃描電鏡(sem)對(duì)復(fù)合材料的微觀特征進(jìn)行了分析,石墨粒子相互接觸形成導(dǎo)電通路。高阻儀和萬(wàn)用表測(cè)試分析得出:石墨在abs中的逾滲濾值約為35%。電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試分析出石墨含量為30%左右時(shí),復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度最大可達(dá)39.1mpa。

以石墨與酚醛樹(shù)脂粉料為原料通過(guò)低溫?zé)崮撼尚喂に囍苽涞统杀痉尤?shù)脂/石墨復(fù)合材料雙極板,對(duì)材料的力學(xué)性能與導(dǎo)電性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：酚醛樹(shù)脂含量是影響復(fù)合材料導(dǎo)電性能與力學(xué)性能的主要因素,酚醛樹(shù)脂含量低于20%時(shí),材料具有較高的導(dǎo)電性能；提高固化溫度與固化壓力,可以提高材料的抗彎強(qiáng)度,但材料的導(dǎo)電性能明顯降低；適中的固化壓力與固化溫度有利于材料具有較好的力學(xué)性能與導(dǎo)電性能。

提出采用膨脹石墨對(duì)石墨/酚醛樹(shù)脂復(fù)合板進(jìn)行表面改性,改性后復(fù)合板的體積電阻和接觸電阻都有顯著降低。考察了膨脹石墨的膨脹體積、膨脹石墨層厚度等因素對(duì)膨脹石墨改性復(fù)合板的接觸電阻和體積電阻的影響。結(jié)果表明,膨脹石墨的膨脹體積是影響膨脹石墨改性復(fù)合板體積電阻和接觸電阻的重要因素。隨膨脹石墨層厚度增加,接觸電阻先減小而后趨于不變。復(fù)合板中酚醛樹(shù)脂含量越高,采用膨脹石墨表面改性對(duì)降低復(fù)合板的體積電阻和接觸電阻的效果越顯著。

日本信州大學(xué)的中山異副教授開(kāi)發(fā)成功一種適合用于制作燃料電池“隔片”的新型復(fù)合材料。它是由高導(dǎo)電性的碳納米纖維與耐蝕性優(yōu)越的鈦粉末在常溫下加壓成型，運(yùn)用了稱之為“常溫壓縮剪切法”的新技術(shù)，

以碳纖維、酚醛樹(shù)脂以及石墨為原料通過(guò)熱模壓成型得到一種質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板材料。研究了碳纖維的處理方式、含量以及長(zhǎng)度對(duì)復(fù)合材料導(dǎo)電性能與彎曲強(qiáng)度的影響,以及復(fù)合材料的界面結(jié)合。結(jié)果表明經(jīng)過(guò)液相處理10h的碳纖維能有效引進(jìn)羥基等官能團(tuán),改善材料間的界面結(jié)合,增強(qiáng)效果較為明顯;復(fù)合材料的性能隨碳纖維含量的增加,出現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì);隨著碳纖維長(zhǎng)度的增大,復(fù)合材料性能出現(xiàn)最大值時(shí)的碳纖維含量有下降的趨勢(shì);利用經(jīng)過(guò)液相處理10h,含量為3%、長(zhǎng)度為10~15mm碳纖維對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行增強(qiáng)時(shí),復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度與電導(dǎo)率最佳,其值分別為63.6mpa1、75.4s/cm。

介紹了國(guó)外制備樹(shù)脂/石墨復(fù)合材料雙極板的研究結(jié)果。研究了低溫?zé)崮撼尚凸に囍苽浞尤?shù)脂/石墨復(fù)合材料雙極板,結(jié)果表明:酚醛樹(shù)脂含量為15wt%時(shí),復(fù)合材料的導(dǎo)電性能滿足雙極板的要求,但力學(xué)性能偏低。提出了碳纖維增強(qiáng)的解決方案,研究了碳纖維表面處理方法以及碳纖維含量對(duì)復(fù)合材料導(dǎo)電性能與力學(xué)性能的影響。得到對(duì)碳纖維進(jìn)行液相氧化處理,碳纖維含量3wt%是綜合性能較好的一種試驗(yàn)方案。采用低溫?zé)崮汗に囍苽涞统杀痉尤?shù)脂/石墨復(fù)合材料雙極板,雙極板材料的性能突破必將促進(jìn)燃料電池的商業(yè)化發(fā)展。

以環(huán)狀芳香雙硫醚低聚物(cobds)、膨脹石墨(eg)及碳纖維(cf)為原料,通過(guò)原位開(kāi)環(huán)聚合制備出納米復(fù)合材料雙極板,并研究了這種復(fù)合材料的密度、電導(dǎo)率、彎曲強(qiáng)度、微觀形態(tài)等特性。結(jié)果表明,這種納米復(fù)合材料雙極板具有密度小、導(dǎo)電性良好、彎曲強(qiáng)度較高以及氣密性良好等優(yōu)點(diǎn)。

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聚合物填料復(fù)合材料以其低廉的成本、簡(jiǎn)便的成型工藝、良好的氣密性和耐腐蝕性而被認(rèn)為是直接甲醇燃料電池(dmfc)雙極板的適用材料之一。本文對(duì)模壓成型的聚合物填料復(fù)合材料進(jìn)行了測(cè)試。四探針測(cè)試儀的測(cè)試結(jié)果顯示材料的導(dǎo)電性良好,并且沿厚度方向的電導(dǎo)率高于沿平面方向的電導(dǎo)率。模擬dmfc陽(yáng)極和陰極的內(nèi)部環(huán)境以檢驗(yàn)材料的耐腐蝕性,結(jié)果表明,該材料在dmfc的工作環(huán)境中無(wú)明顯腐蝕現(xiàn)象。材料的氣密性極佳。此種復(fù)合材料滿足dmfc對(duì)于低成本雙極板的要求。

混雜樹(shù)脂復(fù)合材料基體的研究:Ⅰ.蓖麻油聚氨酯對(duì)乙烯基酯樹(shù)脂的…

將單個(gè)直接甲醇燃料電池的固體骨架看成開(kāi)口系統(tǒng),燃料電池穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的熱負(fù)荷由陽(yáng)極反應(yīng)、陰極反應(yīng)和甲醇直接氧化反應(yīng)產(chǎn)生的3部分熱量組成,利用熱力學(xué)原理將其計(jì)算.在雙極板上設(shè)置平行的冷卻通道,將電池電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量及時(shí)排出,有利于燃料電池的穩(wěn)定運(yùn)行.根據(jù)燃料電池中燃料、氧化劑的流向和冷卻通道內(nèi)冷卻水流向的不同,冷卻水和壁面的換熱分別在恒熱流密度和恒壁溫?zé)徇吔鐥l件下進(jìn)行.計(jì)算了2種情況下冷卻通道壁面的溫度和換熱系數(shù).結(jié)果表明,前者的換熱效果要比后者好,但是,后者保證了工作層面具有恒定的溫度,更有利于直接甲醇燃料電池的穩(wěn)定運(yùn)行

雙極板是聚合物電解質(zhì)膜燃料電池的關(guān)鍵零部件之一。不銹鋼材料具有機(jī)械強(qiáng)度高、體相電導(dǎo)和熱導(dǎo)優(yōu)良,容易制成薄板并沖壓加工成型的特點(diǎn),滿足燃料電池對(duì)高體積比功率雙極板的諸多要求,但是其大規(guī)模應(yīng)用還需要材料表面能在燃料電池操作條件下具有高耐腐蝕能力和低界面接觸電阻。對(duì)材料進(jìn)行表面改性是解決該問(wèn)題的途徑之一?？偨Y(jié)了近年來(lái)不銹鋼表面改性處理的研究進(jìn)展,分析了氧化物基、金屬基、碳/氮化物基、碳基和導(dǎo)電高分子基等涂層的改性效果,并對(duì)相應(yīng)改性不銹鋼雙極板在燃料電池中的應(yīng)用進(jìn)行介紹。

介紹了一種使用新型乙烯基酯玻璃鱗片涂料用于保護(hù)金屬鋅濕法冶煉電解車間陰極鋁板的方法,介紹了該方法的制作過(guò)程以及在白銀西北鉛鋅冶煉廠進(jìn)行的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明該方法有效地保護(hù)了陰極鋁板。

質(zhì)子交換膜燃料電池不銹鋼雙極板表面改性研究