【摘要】：燃料電池因其較高的能量密度和能量轉換效率以及環(huán)保的特性,越來越受到人們的關注。其中,質子交換膜燃料電池更是因為高的能量密度,工作溫度低,啟動快等優(yōu)于其他燃料電池。雙極板是其重要的一個部件,且因為性能和成本等原因制約著燃料電池的發(fā)展。因此,尋找一種性能優(yōu)異、成本低廉、制備簡單、輕質的雙極板材料已成為質子交換膜燃料電池發(fā)展過程中的重要課題。本論文主要研究用膨脹石墨作為主要原料制備無樹脂基石墨雙極板,并探究和改進其性能。實驗首先是制備原料膨脹石墨,采用的是氧化插層的方法,并對制得的膨脹石墨進行了紅外、XRD、SEM等的表征。然后使用球磨模壓的方式制備膨脹石墨雙極板。并通過改變球磨時間、模壓壓力、保壓時間等因素探究不同工藝條件對雙極板導電率和抗彎強度的影響規(guī)律。研究表明,球磨時間對雙極板性能的影響最大,模壓壓力次之,保壓時間相對較小。綜合三種工藝的影響,當球磨時間為36小時,模壓壓力為35MPa,保壓時間為0~3分鐘時,雙極板既有相對簡單的工藝,又有著較高的導電率和良好的抗彎強度。同時對膨脹石墨雙極板進行了疏水角、密度、熱穩(wěn)定性、抗腐蝕性等進行了測試。測試表明,雙極板的這些性能都能滿足DOE對雙極板的要求。之后,希望能使雙極板擁有更好的綜合性能,故對雙極板進行了改性,并探究了其變化規(guī)律。本論文中改性的方法主要是往膨脹石墨雙極板中加入添加物,主要添加物包括鱗片石墨、人造石墨、炭黑、碳纖維。實驗發(fā)現各種添加物對雙極板性能的影響各不相同。鱗片石墨能增加導電率,但會降低抗彎強度。人造石墨即降低了導電率又降低了抗彎強度。炭黑含量在一定范圍能提升雙極板的導電率,高了反而降低導電率,而抗彎強度隨著含量的增大會一直減小。碳纖維的加入會降低導電率,但是能一定程度上增加抗彎強度。綜上,添加適量的鱗片石墨,少量的炭黑,少量的碳纖維能得到較好綜合性能的雙極板。
【圖文】：

燃料電池工作原理圖

燃料電池組件
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM911.4

【參考文獻】

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本文編號：2574514