乙烯基酯树脂/膨胀石墨燃料电池复合双极板

研究了碳纤维表面处理方法及其含量对碳纤维增强酚醛树脂／石墨复合材料导电性能与力学性能的影响。结果表明：空气氧化处理碳纤维表面形成微孔和刻蚀沟槽,容易形成应力集中,复合材料的强度不高；空气加液相氧化处理填充了碳纤维表面的微裂纹,对复合材料有一定的补强作用；液相氧化处理有利于提高碳纤维表面活性以及碳纤维的均匀分散性,使材料表现出较好的力学性能与导电性能；随碳纤维含量增多,材料电导率变小,材料强度开始增大,达到最大值后材料强度下降。对碳纤维进行液相氧化处理,碳纤维含量在3％～4％时复合材料的力学性能与导电性能最好。

以固态环氧树脂(ep)粉与石墨(g)粉混合物为原料,通过低温热压烧结制得一种双极板材料。研究了ep/g复合材料的弯曲强度和电导率随环氧树脂含量、模压温度和保温时间的影响变化。结果表明:随着环氧树脂含量的增加,ep/g复合材料的弯曲强度呈先上升后下降趋势,在ep含量为10%(质量分数)时达到最大,而电导率呈下降趋势;随模压温度的升高,ep/g复合材料的弯曲强度逐渐变大,电导率则先增长后降低;随着保温时间的延长,ep/g复合材料的弯曲强度和电导率都呈现先增长后降低的变化趋势;环氧树脂含量为10%质量分数,模压温度为275℃,保温时间为100min时,所得复合材料弯曲强度为53.11mpa,电导率达到209.25s/cm。

以改性酚醛树脂(pf)、tic和石墨粉(eg)作为原料,通过一次模压成型工艺制备一种质子交换膜燃料电池复合材料双极板,并借助扫描电镜表征了复合材料的微观结构。研究了酚醛树脂的含量、成型压力以及tic的含量对复合材料导电性能、力学性能的影响。实验结果表明:随酚醛树脂含量的增加,导电性能降低,力学性能升高;随成型压力的增大,导电性能和力学性能都呈升高趋势;随tic含量的增加,力学性能增强,导电性能呈先增大后减小的趋势。当酚醛树脂和tic质量分数各为10%,成型压力为60mpa时,所得复合材料弯曲强度>36mpa,抗压强度分别>30mpa,体积电导率>150s/cm。

针对石墨/酚醛树脂复合双极板存在的强度低、脆性大等问题,采用偶联剂改性方法来增强复合双极板的界面结合,提高其抗弯强度.研究了偶联剂的种类、添加方式及用量对石墨/酚醛树脂复合材料双极板力学性能和电学性能的影响.结果表明:采用石墨改性法可提高石墨/酚醛树脂复合双极板的抗弯强度,但导电性能有所降低;而采用树脂改性法制备的石墨/树脂复合双极板同时具有较高的电学和力学性能.因此树脂改性法更适合制备复合双极板.当偶联剂质量分数均为0.7%,采用树脂改性法分别以硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂改性时,石墨/树脂复合材料双极板抗弯强度和电导率分别为33.3mpa,70.3s·cm-1和32.1mpa,73.8s·cm-1,均满足燃料电池用石墨/酚醛树脂复合双极板的技术要求.

本文介绍了乙烯基酯树脂混凝土铜电解槽研制过程中的树脂选型、树脂混凝土配方试验、电解槽结构设计等工作,通过这些工作研制出的乙烯基酯树脂混凝土铜电解槽,具有耐腐蚀性能优异、壁薄质量轻、保温绝缘、使用寿命长等特点,并成功应用于生产。

UDCP乙烯基酯树脂防腐蚀工程技术规范

环氧乙烯基酯树脂指的是分子二端含有乙烯基酯基团、中间骨架为环氧树脂的一类不饱和聚酯树脂。它们由不饱和有机一元羧酸和环氧树脂进行开环酯化反应得到。mfe-10乙烯基酯树脂为低苯乙烯含量环氧乙烯基酯树脂,对降低挥发性有机化合物的污染、改善工作环境都具有非常重要的意义。mfe-10特别适合于拉挤、缠绕等热固化玻璃钢成型工艺。frp光缆加强芯是以玻璃纤维和环氧乙烯基酯树脂为主要原料,通过拉挤工艺而制成的。可取代钢丝成为新型的光缆加强芯。

以酚醛树脂与石墨粉料为原料,通过热模压成形得到一种质子交换膜燃料电池双极板材料。研究了酚醛树脂含量、石墨粒径和固化温度对复合材料导电性能与弯曲强度的影响。结果表明:随酚醛树脂含量的增加,导电性能降低,强度升高;随石墨粒径的增大,复合材料的导电性能和弯曲强度呈现先增大后减小的趋势;随固化温度的增加,导电性能出现明显波动,而弯曲强度呈先增大后减小的趋势;酚醛树脂质量分数为15%,石墨颗粒粒径为105μm,固化温度为240℃时,导电复合材料的电导率和弯曲强度可达142s/cm,61.6mpa。

用机械共混法制备电性能优良的丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物(abs)/石墨导电复合材料。研究了石墨含量、偶联剂对复合材料电导率和拉伸强度的影响。同时,使用扫描电镜(sem)对复合材料的微观特征进行了分析,石墨粒子相互接触形成导电通路。高阻仪和万用表测试分析得出:石墨在abs中的逾渗滤值约为35%。电子万能试验机测试分析出石墨含量为30%左右时,复合材料拉伸强度最大可达39.1mpa。

以石墨与酚醛树脂粉料为原料通过低温热模压成形工艺制备低成本酚醛树脂/石墨复合材料双极板,对材料的力学性能与导电性能进行了研究。结果表明：酚醛树脂含量是影响复合材料导电性能与力学性能的主要因素,酚醛树脂含量低于20%时,材料具有较高的导电性能；提高固化温度与固化压力,可以提高材料的抗弯强度,但材料的导电性能明显降低；适中的固化压力与固化温度有利于材料具有较好的力学性能与导电性能。

提出采用膨胀石墨对石墨/酚醛树脂复合板进行表面改性,改性后复合板的体积电阻和接触电阻都有显著降低。考察了膨胀石墨的膨胀体积、膨胀石墨层厚度等因素对膨胀石墨改性复合板的接触电阻和体积电阻的影响。结果表明,膨胀石墨的膨胀体积是影响膨胀石墨改性复合板体积电阻和接触电阻的重要因素。随膨胀石墨层厚度增加,接触电阻先减小而后趋于不变。复合板中酚醛树脂含量越高,采用膨胀石墨表面改性对降低复合板的体积电阻和接触电阻的效果越显著。

日本信州大学的中山异副教授开发成功一种适合用于制作燃料电池“隔片”的新型复合材料。它是由高导电性的碳纳米纤维与耐蚀性优越的钛粉末在常温下加压成型，运用了称之为“常温压缩剪切法”的新技术，

以碳纤维、酚醛树脂以及石墨为原料通过热模压成型得到一种质子交换膜燃料电池双极板材料。研究了碳纤维的处理方式、含量以及长度对复合材料导电性能与弯曲强度的影响,以及复合材料的界面结合。结果表明经过液相处理10h的碳纤维能有效引进羟基等官能团,改善材料间的界面结合,增强效果较为明显;复合材料的性能随碳纤维含量的增加,出现先增大后减小的趋势;随着碳纤维长度的增大,复合材料性能出现最大值时的碳纤维含量有下降的趋势;利用经过液相处理10h,含量为3%、长度为10~15mm碳纤维对复合材料进行增强时,复合材料的弯曲强度与电导率最佳,其值分别为63.6mpa1、75.4s/cm。

介绍了国外制备树脂/石墨复合材料双极板的研究结果。研究了低温热模压成型工艺制备酚醛树脂/石墨复合材料双极板,结果表明:酚醛树脂含量为15wt%时,复合材料的导电性能满足双极板的要求,但力学性能偏低。提出了碳纤维增强的解决方案,研究了碳纤维表面处理方法以及碳纤维含量对复合材料导电性能与力学性能的影响。得到对碳纤维进行液相氧化处理,碳纤维含量3wt%是综合性能较好的一种试验方案。采用低温热模压工艺制备低成本酚醛树脂/石墨复合材料双极板,双极板材料的性能突破必将促进燃料电池的商业化发展。

以环状芳香双硫醚低聚物(cobds)、膨胀石墨(eg)及碳纤维(cf)为原料,通过原位开环聚合制备出纳米复合材料双极板,并研究了这种复合材料的密度、电导率、弯曲强度、微观形态等特性。结果表明,这种纳米复合材料双极板具有密度小、导电性良好、弯曲强度较高以及气密性良好等优点。

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聚合物填料复合材料以其低廉的成本、简便的成型工艺、良好的气密性和耐腐蚀性而被认为是直接甲醇燃料电池(dmfc)双极板的适用材料之一。本文对模压成型的聚合物填料复合材料进行了测试。四探针测试仪的测试结果显示材料的导电性良好,并且沿厚度方向的电导率高于沿平面方向的电导率。模拟dmfc阳极和阴极的内部环境以检验材料的耐腐蚀性,结果表明,该材料在dmfc的工作环境中无明显腐蚀现象。材料的气密性极佳。此种复合材料满足dmfc对于低成本双极板的要求。

混杂树脂复合材料基体的研究:Ⅰ.蓖麻油聚氨酯对乙烯基酯树脂的…

介绍了质子交换膜燃料电池双极板的功能及性能要求,综述了树脂/石墨双极板复合材料的性能研究进展及双极板的主要成型方法——注射成型与模压成型,并对这两种成型方法进行了比较。指出在双极板成型中,模压成型既可兼顾成分和性能又可保证成型工艺的要求,可以考虑将模压成型作为双极板批量化生产的主要成型方法。

微质子交换膜燃料电池是新型绿色能源的优选,双极板是其关键部件,但是微尺度下的双极板精密成形很困难,对现有成形方法提出了挑战。针对304不锈钢双极板提出了累积成形方法,即采用和流道形状对应的微模头对金属板料进行下压,按照流道走向和成形轨迹对板料进行局部变形和挤压的累积作用,达到实现整个双极板成形的目的。同时进行了累积成形的成形过程研究,分析了直流道形状的304不锈钢双极板的成形规律,获得了不同垂直下压量情况下的板厚变化和流道深度回弹率的影响规律。

将单个直接甲醇燃料电池的固体骨架看成开口系统,燃料电池稳定运行时的热负荷由阳极反应、阴极反应和甲醇直接氧化反应产生的3部分热量组成,利用热力学原理将其计算.在双极板上设置平行的冷却通道,将电池电化学反应产生的热量及时排出,有利于燃料电池的稳定运行.根据燃料电池中燃料、氧化剂的流向和冷却通道内冷却水流向的不同,冷却水和壁面的换热分别在恒热流密度和恒壁温热边界条件下进行.计算了2种情况下冷却通道壁面的温度和换热系数.结果表明,前者的换热效果要比后者好,但是,后者保证了工作层面具有恒定的温度,更有利于直接甲醇燃料电池的稳定运行

双极板是聚合物电解质膜燃料电池的关键零部件之一。不锈钢材料具有机械强度高、体相电导和热导优良,容易制成薄板并冲压加工成型的特点,满足燃料电池对高体积比功率双极板的诸多要求,但是其大规模应用还需要材料表面能在燃料电池操作条件下具有高耐腐蚀能力和低界面接触电阻。对材料进行表面改性是解决该问题的途径之一。总结了近年来不锈钢表面改性处理的研究进展,分析了氧化物基、金属基、碳/氮化物基、碳基和导电高分子基等涂层的改性效果,并对相应改性不锈钢双极板在燃料电池中的应用进行介绍。