CN107887612A - 一种燃料电池石墨双极板的加工方法 - Google Patents

一种燃料电池石墨双极板的加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种燃料电池石墨双极板的新型加工方法。主要原料包括石油焦、煤沥青、中间相碳微球，依次经过压制、焙烧、浸渍、二次焙烧、石墨化、机加工等工艺步骤后制得燃料电池双极板。本燃料电池石墨双极板由于使用煤沥青与中间相碳微球进行浸渍加工，因此解决了纯石墨板所制双极板存在的机械强度低，机加工难度大，气密性差等问题，并且由于未使用树脂类粘结剂，所以所制双极板并不会出现导电性和耐腐蚀性受影响等问题。

Description

一种燃料电池石墨双极板的加工方法
技术领域
本发明涉及石墨板的加工方法，具体涉及一种燃料电池石墨双极板的加工方法。
背景技术
燃料电池（Proton Exchange Membrance fuel Cell，缩写：PEMFC）是一种将燃料与氧化剂中的化学能通过电极上的电催化反应直接转化为电能的发电装置。燃料电池双极板是燃料电池堆中的一个重要组成部分，双极板的好坏直接影响了燃料电池的发电性能，双极板所占费用比较高，一般占燃料电池成本的60～70%之间。
理想双极板应为电、热的良导体，具有良好的机械性能，很好的阻气性能，较低密度，耐腐蚀性好等特点。在常见的PEMFC中，流场与极板可以是一体的，也可以是分体的。目前双极板的研究和应用主要集中在金属材料板、模压材料板和石墨材料板，这三种双极板各有优势：1、金属材料双极板机械强度高，导电性好，不透性好，弱点是耐腐蚀性差；2、模压材料双极板，前期一次性投入大，在导电性与强度之间需要取舍；3、石墨双极板，具有良好的导电性和耐腐蚀性，弱点是强度低，有气孔，因此需要提高石墨材料的强度，填补石墨材料固有的不规则气孔，从而达到燃料电池堆的使用要求。
传统石墨板机械加工仍然是目前燃料电池双极板中最常用的方案，石墨材料本身多孔透气和易脆等特性，致使采用石墨双极板的
质子交换膜燃料电堆成本很高，可靠性相对较低。在对于燃料电池体积和重量要求不高的场合，传统的石墨板机械加工方法仍然发挥重要的作用。
发明内容
本发明的目的，在于解决现有技术存在的上述问题，提供一种新型燃料电池石墨双极板的加工方法。
本发明采用浸渍剂对石油焦粉经压制成型、焙烧后所得的燃料电池双极板进行真空加压浸渍，再对浸渍后的燃料电池双极板进行二次焙烧处理，再将二次焙烧后的产品进行石墨化处理，再对燃料电池石墨双极板进行机加工。
所述的浸渍剂为煤沥青与中间相碳微球的混合物，混合比例为煤沥青：中间相碳微球=10:1～100:1。
所述的真空加压浸渍加工为先对双极板进行加热，再将其放入浸渍罐中，再抽真空至-0.07MPa～-0.1MPa，再添加上述浸渍剂至完全淹没双极板，再对浸渍罐进行加压，浸渍时间为1小时～24小时。
所述的中间相碳微球的粒度为0.5μm～30μm。
所述的双极板的加热为将双极板加热至200℃～400℃。
所述的对浸渍罐进行加压压力为1MPa～20MPa。
本发明实现的有益效果：
本发明的燃料电池石墨双极板的加工中由于采用了新型的浸渍剂与特殊的浸渍方法，因而使燃料电池石墨双极板既具有优良的导电性和耐腐蚀性，又具有较高的机械强度与良好的气体密封性，完全可以达到燃料电池的使用要求。
附图说明
图1是本发明的加工流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明的实施方式。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例
①以不同粒度的石油焦粉为原料，按照配方以不同的比例进行级配，在充分搅拌混捏之后，将其放置于成型机中进行成型。
②在成型产品充分冷却之后，将产品按照预设升温曲线进行焙烧处理。
③配置所需浸渍剂，浸渍剂中煤沥青：中间相碳微球=50:1，中间相碳微球的粒度范围为1～5μm。
④对焙烧后的产品进行加热处理，加热终温为320℃。
⑤将加热后的上述产品放入至浸渍罐中，对浸渍罐进行抽真空处理，真空度为-0.08MPa，保持真空状态30分钟。
⑥将配置好的浸渍剂注入至浸渍罐中，完全淹没需浸渍产品。
⑦对浸渍罐进行加压，加压压力为5MPa，加压下浸渍时间为4小时。
⑧对浸渍后的产品按照预设升温曲线进行焙烧处理。
⑨对焙烧后的产品进行石墨化处理。
⑩对石墨化后的产品进行相应的机械加工。

Claims (6)

1.一种燃料电池石墨双极板的新型加工方法，其特征在于：采用浸渍剂对石油焦粉经压制成型、焙烧后所得的燃料电池双极板进行真空加压浸渍，再对浸渍后的燃料电池双极板进行二次焙烧处理，再将二次焙烧后的产品进行石墨化处理，再对燃料电池石墨双极板进行机加工。
2.如权利要求1所述的燃料电池石墨双极板的新型加工方法，其特征在于：所述的浸渍剂为煤沥青与中间相碳微球的混合物，混合比例为煤沥青：中间相碳微球=10:1～100:1。
3.如权利要求1所述的燃料电池石墨双极板的新型加工方法，其特征在于：所述真空加压浸渍加工为先对双极板进行加热，再将其放入浸渍罐中，再抽真空至-0.07MPa～-0.1MPa，再添加如权利要求2所述的浸渍剂至完全淹没双极板，再对浸渍罐进行加压，浸渍时间为1小时～24小时。
4.如权利要求2所述的浸渍剂，其特征在于：所述的中间相碳微球的粒度为0.5μm～30μm。
5.如权利要求3所述的浸渍加工方法，其特征在于：所述双极板的加热为将双极板加热至200℃～400℃。
6.如权利要求3所述的浸渍加工方法，其特征在于：所述对浸渍罐进行加压压力为1MPa～20Mpa。
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