[go: up one dir, main page]

CN102544525A - 质子交换膜燃料电池复合材料双极板注射成型方法 - Google Patents

质子交换膜燃料电池复合材料双极板注射成型方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102544525A
CN102544525A CN2012100066442A CN201210006644A CN102544525A CN 102544525 A CN102544525 A CN 102544525A CN 2012100066442 A CN2012100066442 A CN 2012100066442A CN 201210006644 A CN201210006644 A CN 201210006644A CN 102544525 A CN102544525 A CN 102544525A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bipolar plate
injection molding
exchange membrane
fuel cell
proton exchange
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2012100066442A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102544525B (zh
Inventor
李志扬
黄明宇
贾中实
倪红军
陈国军
马俊
廖萍
朱昱
问朋朋
冯小保
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nantong University
Original Assignee
Nantong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nantong University filed Critical Nantong University
Priority to CN2012100066442A priority Critical patent/CN102544525B/zh
Publication of CN102544525A publication Critical patent/CN102544525A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102544525B publication Critical patent/CN102544525B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

本发明公开了一种质子交换膜燃料电池复合材料双极板注射成型方法，依次包括导电粉末的制备、混合、注射成型、后处理步骤。本发明原料利用率高，生产效率高，双极板性能好。能直接成型出带有气体通过流道的双极板，同时其制得的双极板具有较高的体积电导率、较高的力学强度。

Description

质子交换膜燃料电池复合材料双极板注射成型方法
技术领域
本发明涉及一种质子交换膜燃料电池复合材料双极板成型方法。
背景技术
二十一世纪是能源紧缺的世纪，对新型能源的开发、现有能源的合理高效利用已成为本世纪发展的主题。目前，人类赖以生存的石油、天然气和煤等化石能源正在日趋减少，取而代之的将是氢能、太阳能和风能等可再生资源。同时，由于对现有资源(如石油、天然气和煤)的低效燃烧使用，既浪费了能源，也对环境造成了严重污染，已成为本世纪必须解决的重要问题。
燃料电池(Fuel Cells)是一种电可以直接将化学能转化为电能的发电装置。能量转换效率高(40％～60％)；环境友好，几乎不排放氮氧化物和硫氧化物；二氧化碳的排放量也比常规发电厂减少50％以上。正是由于这些突出的优越性，燃料电池技术的研究和开发备受各国政府与世界大公司的重视，被认为是21世纪首选的洁净、高效的发电技术，成为大家研究和开发焦点。
质子交换膜燃料电池(PEMFC)除具有燃料电池一般的特点(如能量转化效率高、环境友好等)之外，同时还具有可在室温快速启动、无电解液流失、水易排出、寿命长、比功率与能量高等突出特点。因此，它被公认为最有希望成为军事、航天、航海、电动汽车和区域性电站的首选电源。
双极板是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的主要部件，它的费用占燃料电池的一半以上，已严重阻碍质子交换膜燃料电池的商业化。找价格低廉、性能优越的双极板材料，制定出新的加工工艺，缩短生产时间已成为质子交换膜燃料电池商业化迫在眉睫的问题。
石墨材料具有优越的导电性能，导热性和耐磨性能，是一种低密度材料，一直是双极板的首选材料，多采用机加工的方法加工石墨双极板，机加工工艺中的高温石墨化和气体流道的机加工是造成双极板价格昂贵的主要原因。金属材料，具有高电导率、高导热性、机械强度好及气体透过率低等优点，但金属在燃料电池运行的环境下，容易腐蚀不能满足长期使用的要求。为降低石墨双极板的制备成本，满足长期使用的要求，由石墨粉和聚合物树脂制备复合材料双极板已成为目前PEMFC双极板具有发展前景的研究方向之一，国外已转向规模化生产。
纯石墨双极板主要是通过机加工加工出流道，这种加工方法不仅加工时间长，并且加工成本也很高，不利于质子交换膜燃料电池的商业化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种原料利用率高，生产效率高，双极板性能好的质子交换膜燃料电池复合材料双极板注射成型方法。
本发明的技术解决方案是：
一种质子交换膜燃料电池复合材料双极板注射成型方法，其特征是：依次包括下列步骤：
(1)导电粉末的制备：将碳化钛和石墨混合成导电粉末；
(2)混合：在导电粉末中加入粘结剂，得混合料，粘结剂为改性酚醛树脂；
(3)注射成型：将混合料采用注射成型方法，制成带有流道的双极板；
(4)后处理：进行退火处理。
碳化钛为粉态，石墨为粉态，粘结剂为酚醛树脂；在混合料中碳化钛的重量百分比为5％～15％，石墨的重量百分比为70％～90％，酚醛树脂的重量百分比为5％～20％。
碳化钛粒径为8000目；石墨纯度≥99.85％，平均粒径为30μm；改性酚醛树脂的粒度为30-40μm。
步骤(2)中，将导电粉末与酚醛树脂放到球磨机中混合，再放入干燥箱中干燥，其中球磨速度为350r/min，球磨时间2h；干燥箱温度为60～100℃，干燥时间为1～24h。
步骤(3)中，注射机械的工作温度为160200℃，工作压力为80～150MPa，注射的速度为2～5m/s，保压时间为5～60s。
步骤(4)后处理中，用夹具夹住双极板放入烘箱中，退火温度为80～130℃，保温时间为4～24h。
本发明原料利用率高，生产效率高，双极板性能好。能直接成型出带有气体通过流道的双极板，同时其制得的双极板具有较高的体积电导率、较高的力学强度。
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
一种质子交换膜燃料电池复合材料双极板注射成型方法，依次包括下列步骤：
(1)导电粉末的制备：将碳化钛和石墨混合成导电粉末；
(2)混合：在导电粉末中加入粘结剂，得混合料，粘结剂为改性酚醛树脂；
(3)注射成型：将混合料采用注射成型方法，制成带有流道的双极板；
(4)后处理：进行退火处理。
碳化钛为粉态，石墨为粉态，粘结剂为酚醛树脂；在混合料中碳化钛的重量百分比为5％～15％(例5％、10％、15％)，石墨的重量百分比为70％～90％(例70％、85％、90％)，酚醛树脂的重量百分比为5％～20％(例5％、15％、20％)。
碳化钛粒径为8000目；石墨纯度≥99.85％，平均粒径为30μm；改性酚醛树脂的粒度为30-40μm(例30μm、35μm、40μm)。
步骤(2)中，将导电粉末与酚醛树脂放到球磨机中混合，再放入干燥箱中干燥，其中球磨速度为350r/min，球磨时间2h；干燥箱温度为60～100℃(例60℃、80℃、100℃)，干燥时间为1～24h(例1小时、12小时、24小时)。
步骤(3)中，注射机械的工作温度为160～200℃(例160℃、180℃、200℃)，工作压力为80～150MPa(例80MPa、110MPa、150MPa)，注射的速度为2～5m/s(例2m/s、4m/s、5m/s)，保压时间为5～60s(例5s、30s、60s)。
步骤(4)后处理中，用夹具夹住双极板放入烘箱中，退火温度为80～130℃(例80℃、110℃、130℃)，保温时间为4～24h(例4小时、14小时、24小时)。
制成的双极板电导率：≥120S/cm，抗弯强度：≥30MPa，抗压强度：≥30MPa。

Claims (6)

1.一种质子交换膜燃料电池复合材料双极板注射成型方法，其特征是：依次包括下列步骤：
(1)导电粉末的制备：将碳化钛和石墨混合成导电粉末；
(2)混合：在导电粉末中加入粘结剂，得混合料，粘结剂为改性酚醛树脂；
(3)注射成型：将混合料采用注射成型方法，制成带有流道的双极板；
(4)后处理：进行退火处理。
2.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池复合材料双极板注射成型方法，其特征是：碳化钛为粉态，石墨为粉态，粘结剂为酚醛树脂；在混合料中碳化钛的重量百分比为5％～15％，石墨的重量百分比为70％～90％，酚醛树脂的重量百分比为5％～20％。
3.根据权利要求1或2所述的质子交换膜燃料电池复合材料双极板注射成型方法，其特征是：碳化钛粒径为8000目；石墨纯度≥99.85％，平均粒径为30μm；改性酚醛树脂的粒度为30-40μm。
4.根据权利要求1或2所述的质子交换膜燃料电池复合材料双极板注射成型方法，其特征是：步骤(2)中，将导电粉末与酚醛树脂放到球磨机中混合，再放入干燥箱中干燥，其中球磨速度为350r/min，球磨时间2h；干燥箱温度为60～100℃，干燥时间为1～24h。
5.根据权利要求1或2所述的质子交换膜燃料电池复合材料双极板注射成型方法，其特征是：步骤(3)中，注射机械的工作温度为160～200℃，工作压力为80～150MPa，注射的速度为2～5m/s，保压时间为5～60s。
6.根据权利要求1或2所述的质子交换膜燃料电池复合材料双极板注射成型方法，其特征是：步骤(4)后处理中，用夹具夹住双极板放入烘箱中，退火温度为80～130℃，保温时间为4～24h。
CN2012100066442A 2012-01-11 2012-01-11 质子交换膜燃料电池复合材料双极板注射成型方法 Expired - Fee Related CN102544525B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012100066442A CN102544525B (zh) 2012-01-11 2012-01-11 质子交换膜燃料电池复合材料双极板注射成型方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012100066442A CN102544525B (zh) 2012-01-11 2012-01-11 质子交换膜燃料电池复合材料双极板注射成型方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102544525A true CN102544525A (zh) 2012-07-04
CN102544525B CN102544525B (zh) 2013-05-15

Family

ID=46350901

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2012100066442A Expired - Fee Related CN102544525B (zh) 2012-01-11 2012-01-11 质子交换膜燃料电池复合材料双极板注射成型方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102544525B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105633419A (zh) * 2016-03-11 2016-06-01 常州博能新能源有限公司 一种用于氢燃料电池组的双极板及其制作工艺
CN106450374A (zh) * 2016-10-11 2017-02-22 福建农林大学 一种制备木质素基燃料电池双极板的方法
CN111842905A (zh) * 2020-07-30 2020-10-30 萍乡市慧成精密机电有限公司 一种粉末注射成形燃料电池双极板及制备方法
CN114464833A (zh) * 2021-12-22 2022-05-10 萍乡市慧成精密机电有限公司 一种陶瓷燃料电池双极板及制造方法
CN115621483A (zh) * 2022-09-26 2023-01-17 海卓动力(北京)能源科技有限公司 一种MXene复合双极板及其制备方法和应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005268081A (ja) * 2004-03-19 2005-09-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃料電池用金属セパレータおよびその製造方法
CN101276916A (zh) * 2008-05-15 2008-10-01 大连交通大学 一种抗腐蚀燃料电池不锈钢双极板制备工艺
CN101933182A (zh) * 2008-08-01 2010-12-29 霓佳斯株式会社 用于燃料电池双极板的树脂组合物、其制备方法以及燃料电池双极板
CN102244271A (zh) * 2011-06-01 2011-11-16 南通大学 质子交换膜燃料电池复合材料双极板及生产方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005268081A (ja) * 2004-03-19 2005-09-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃料電池用金属セパレータおよびその製造方法
CN101276916A (zh) * 2008-05-15 2008-10-01 大连交通大学 一种抗腐蚀燃料电池不锈钢双极板制备工艺
CN101933182A (zh) * 2008-08-01 2010-12-29 霓佳斯株式会社 用于燃料电池双极板的树脂组合物、其制备方法以及燃料电池双极板
CN102244271A (zh) * 2011-06-01 2011-11-16 南通大学 质子交换膜燃料电池复合材料双极板及生产方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105633419A (zh) * 2016-03-11 2016-06-01 常州博能新能源有限公司 一种用于氢燃料电池组的双极板及其制作工艺
CN106450374A (zh) * 2016-10-11 2017-02-22 福建农林大学 一种制备木质素基燃料电池双极板的方法
CN111842905A (zh) * 2020-07-30 2020-10-30 萍乡市慧成精密机电有限公司 一种粉末注射成形燃料电池双极板及制备方法
CN114464833A (zh) * 2021-12-22 2022-05-10 萍乡市慧成精密机电有限公司 一种陶瓷燃料电池双极板及制造方法
CN115621483A (zh) * 2022-09-26 2023-01-17 海卓动力(北京)能源科技有限公司 一种MXene复合双极板及其制备方法和应用
CN115621483B (zh) * 2022-09-26 2024-02-02 海卓动力(北京)能源科技有限公司 一种MXene复合双极板及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN102544525B (zh) 2013-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102244271B (zh) 质子交换膜燃料电池复合材料双极板及生产方法
CN101567452B (zh) 一种液流电池的复合材料双极板制备方法
CN104971760B (zh) 含硫、氮和过渡金属元素大孔碳氧还原催化剂的制备方法
CN102544525B (zh) 质子交换膜燃料电池复合材料双极板注射成型方法
CN105032469A (zh) 生物质基氮掺杂石墨烯/碳纤维电催化剂及其制备方法
CN110323073B (zh) 一种氧掺杂磷化钴镍-还原氧化石墨烯复合材料的制备方法及其应用
CN103599784B (zh) 一种铁、氮掺杂的非贵金属催化剂及其制备和应用
CN107732240A (zh) 钠离子电池负极材料的制备方法，及由其制备的负极材料
CN105206832B (zh) 一种锌负极材料的烧结制备方法
CN107732175A (zh) 一种石墨烯与氮掺杂碳共包覆多孔钛酸锂及其制备方法
CN102671686A (zh) 氮掺杂石墨烯的制备及其氧还原性能
CN102122717A (zh) 氢氧质子交换膜燃料电池用带锥度的圆柱形膜电极
CN103855419B (zh) 一种温差电池
CN106711382B (zh) 一种用于高温电池的非氧化物多孔隔膜材料及其制备方法
CN105680074A (zh) 一种浸渍石墨双极板的制作工艺
CN103510041A (zh) 一种钛基板栅的制备方法
CN206219468U (zh) 一种太阳能制氢合成甲醇的设备
CN115458759A (zh) 一种高比表面积氮掺杂石墨烯氧还原催化剂的制备方法和应用
CN113690456B (zh) 用于燃料电池的高性能石墨烯双极板及其制备方法
CN107221679A (zh) 一种纳米复合材料制备的对称电极结构燃料电池
CN107017090A (zh) 一种Fe‑Anderson型杂多酸与石墨烯复合制备超级电容器电极材料的方法
CN215403079U (zh) 一种耦合铝燃烧和氢燃料电池的发电系统
CN110828819B (zh) 一种钾离子电池用磁黄铁矿型硫化铁负极材料及制备方法
CN110718699A (zh) 用于燃料电池不锈钢双极板金属氮化物涂层的制备方法
CN113023671A (zh) 一种耦合铝燃烧和氢燃料电池的发电系统及其工作方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C53 Correction of patent of invention or patent application
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Li Zhiyang

Inventor after: Feng Xiaobao

Inventor after: Huang Mingyu

Inventor after: Jia Zhongshi

Inventor after: Ni Hongjun

Inventor after: Chen Guojun

Inventor after: Ma Jun

Inventor after: Liao Ping

Inventor after: Zhu Yu

Inventor after: Wen Pengpeng

Inventor before: Li Zhiyang

Inventor before: Feng Xiaobao

Inventor before: Huang Mingyu

Inventor before: Jia Zhongshi

Inventor before: Ni Hongjun

Inventor before: Chen Guojun

Inventor before: Ma Jun

Inventor before: Liao Ping

Inventor before: Zhu Yu

Inventor before: Wen Pengpeng

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130515

Termination date: 20160111

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee