钠水玻璃/石墨复合双极板的性能

在室温下,用模压法制备了钠水玻璃/石墨亲水性导电复合材料;讨论了石墨含量、石墨粒径、模压压力以及模压时间对复合材料电导率的影响,并对不同石墨含量的复合材料的含水量进行了分析.结果表明:含有40%石墨的钠水玻璃/石墨导电复合材料的电导率能满足PEMFC双极板的要求;通过优化模压工艺,可进一步提高该复合材料的电导率;复合材料含有凝胶毛细孔,拥有约9%的含水量,在PEMFC运行时能够对质子交换膜进行增湿.     

PEMFC复合双极板的研究进展

降低双极板的成本已经成为PEMFC产业化的关键因素之一.介绍了碳/碳、聚合物/填料及金属基复合双极板的制备方法及其性能的研究进展,对这些双极板材料的优缺点进行了比较.     

PEM燃料电池双极板流场结构研究进展

双极板在质子交换膜燃料电池中起着分配反应气体、导电、导热及使水、气安全顺利排出等功能,流场结构构成了双极板最主要的特征。综述了相关文献和专利,介绍了典型的燃料电池流场结构及基于此种流场的改进流场,并对新型流场做了介绍,为质子交换膜燃料电池流场的设计、性能的研究提供参考。     

燃料电池用碳/聚合物双极板的研究进展

综述了碳/聚合物双极板原料及制备方法的研究进展;探讨了热塑性树脂、热固性树脂适用的成型工艺,及聚合物双极板性能的影响因素;提出了燃料电池双极板的发展趋势.     

热处理不锈钢用作质子交换膜燃料电池双极板

双极板是质子交换膜燃料电池的关键部件之一,其性能的好坏不但影响电池的性能,而且影响电池的成本,成为燃料电池产业化的瓶颈。通过高温热处理不锈钢板,使不锈钢中碳与其中的铬等金属反应,在不锈钢的表面生成导电的金属碳化物晶粒,减小不锈钢与电极的接触电阻。实验结果表明,304不锈钢经过空气气氛下,820℃处理1h后,与柔性石墨的接触电阻降低了4～5倍,200h腐蚀实验后,测定的接触电阻没有明显增加,表明通过热处理技术可以在不降低耐腐蚀性能的前提下,减小不锈钢与石墨的接触电阻,使其可以用做质子交换膜燃料电池双极板。     

热塑性树脂基碳素复合材料双极板的研究

以热塑性树脂作为石墨的粘结剂,采用模压一次成型制备复合材料双极板。考察了成型温度、成型压力、树脂含量及不同导电骨料种类配比对双极板性能的影响。实验表明(:1)在较低的成型温度和成型压力下采用溶剂溶解法制备的双极板性能要优于直接混合法(;2)较好的制备工艺:树脂质量分数为10%～16%,天然与人造石墨比例接近1∶1,成型温度为130～160℃,成型压力为8～12MPa。     

PEMFC双极板的材料和加工方法

双极板为膜电极的组装提供机械支撑,传递密封应力,收集电流,分隔氧化荆与燃料,并引导它们均匀、平缓且可控地分散到电极表面的反应区域.双极板还影响着电池的效率、质量、体积和成本.综述了双极板的材料和加工方法.     

乙烯基酯树脂/膨胀石墨燃料电池复合双极板

采用真空浸渍结合模压的方法,选取乙烯基酯树脂(VE)和膨胀石墨(EG)板材为原料制备复合双极板。考察了微观结构以及成型压力对双极板材料的导电性能、密封性能、机械性能以及表面亲/憎水性的影响。结果表明:随着成型压力的增加,双极板的电阻下降;双极板的气体密封性优异,其渗透率低于2×10-6cm~3/(S·cm~2),相对于原始EG板材降低了3个数量级;复合双极板有很高的表面能,与水的接触角均大于90°,这有利于电池内部液态水的排出。此外还研究了双极板在模拟燃料电池环境下的腐蚀行为,并利用性能最优的复合双极板组装成单电池,进行性能测试,当电流密度达到1500 mA/cm~2时,其功率密度可达到最大值670 mW/cm~2。并且经200h运行后,电池性能仍然稳定。因此,乙烯基酯树脂/膨胀石墨复合材料是一种有前景的双极板材料。     

质子交换膜燃料电池双极板的研究进展

质子交换膜燃料电池具有低温快速启动、比能量高、零排放、高效率等特点,应用前景广阔。低成本高效双极板成形方法成为制约质子交换膜燃料电池商业化的瓶颈之一。主要从材料选择和制备、流场结构布置以及双极板制造方法等方面,详细阐述了双极板的国内外研究现状及发展趋势,提出了微累积成形新方法,最后展望了双极板的研究方向。     

PEMFC金属双极板研究进展

双极板是质子交换膜燃料电池的核心部件之一,占电池组大部分质量和成本,具有隔离并均匀分配反应气体、收集并导出电流、串联各单电池等功能.金属双极板具有导电导热性能好、资源丰富、强度高、阻气性好以及易加工等优点,被认为是质子交换膜燃料电池商品化的必然选择.综述了现阶段金属双极板的材料、制备方法和性能评价方法,指出了相关研究领域的发展方向.     

凝胶注模法制备质子交换膜燃料电池双极板

以中间相炭微球为原料,采用凝胶注模法制备中间相炭微球(MCMB)基质子交换膜燃料电池(PEMFC)双极板。研究了分散剂、固含量和混合方式对浆料的影响以及固含量与素坯和烧结体的密度、抗弯强度的关系。结果表明:采用凝胶注模工艺,可以制备带复杂流道的中间相炭微球基双极板,且制品无缺陷,成品率高;当固含量的体积百分数从47.17%增加到58.82%时,相应的抗弯强度则从8.5MPa降低到5.8MPa;烧结后的炭制品当固含量的体积百分数从50%增加到80%时,相应的抗弯强度从11.5MPa增加到19.6MPa。     

质子交换膜燃料电池金属双极板研究

通过对金属材料在腐蚀测试池和实际电池中电化学性能和接触电阻性能的对比研究,优选出一种表面无须处理、耐腐蚀性能与石墨相当的镍-铁-铬合金双极板材料。该合金材料加工的双极板装配成质子交换膜燃料电池后,在电流密度600A·cm-2放电时,额定工作电压达到0.72V,经过累积近300h的测试,性能没有出现明显衰减,表明其可直接在质子交换膜燃料电池环境下稳定工作。     

复合材料双极板质子交换膜燃料电池

测定了两种树脂对导电骨料的润湿性,研究了树脂及其含量对复合材料双极板性能的影响。采用对导电骨料浸润性好的树脂作粘合剂,通过模压一次成型技术制备出复合材料双极板的电导率大于300S/cm,抗折强度大于30MPa,空气透气率为10!7cm2/s。并进行了电堆组装及电性能和稳定性测试。结果表明,在较小的电流密度(<1.0A/cm2)条件下,复合材料双极板的电性能和石墨材料双极板相当,在较大的电流密度(>1.0A/cm2)条件下,其电性能要稍优于石墨材料双极板;电池经350h放电试验并重复启动电池100次以上,双极板性能稳定。     

质子交换膜燃料电池复合双极板材料研究

以热塑性树脂聚苯硫醚(PPS)、中间相碳微球(MCMB)为主要原料,采用模压工艺制备了质子交换膜燃料电池用复合双极板。考察了树脂含量、成型时间及活性炭、碳纤维对双极板性能的影响,并对所制得双极板的截断面进行了形貌分析(SEM)。研究表明树脂质量分数为20%时,双极板综合性能达到最佳;双极板的成型时间不应少于30min;添加活性炭会使双极板性能下降,添加碳纤维有利于双极板各项性能的提高。通过经济分析提出,所开发的双极板材料可以减小燃料电池的成本。     

表面改性金属材料双极板前处理的研究

在不锈钢表面制备一层导电性好、耐腐蚀的薄膜,是获得高性能质子交换膜燃料电池双极板材料的有效方法.实验分别采用抛光、喷砂和拉砂三种方法对不锈钢基体进行了前处理,然后利用物理气相沉积技术在不锈钢表面制备了TiN膜.观察了双极板材料的微观结构.并对其导电性和耐蚀性进行评价,以研究基体前处理对性能的影响.经过不同的前处理,双极板材料表面呈现出完全不同的微观结构.双极板材料的界面导电性与有效接触面积密切相关.当与碳纸接触时,抛光前处理的双极板材料导电性最好;当与膨胀石墨接触时,喷砂前处理的双极板材料电阻最低.在模拟电池腐蚀环境下0.5 mol/L H2SO4 2×10-6 F-的电化学腐蚀结果显示,喷砂前处理的双极板材料具有最好的耐腐蚀能力.     

百瓦级新型金属双极板PEM燃料电池堆研制

研制了采用冲压成型薄型金属双极板的百瓦级质子交换膜(PEM)燃料电池堆。对电池堆进行了不同操作条件下的性能测试研究。实验结果表明,所采用金属双极板材料能够在质子交换膜燃料电池工作环境下长时间稳定运行。