[发明专利]一种两面带沟槽的柔性石墨极板的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及质子交换膜燃料电池领域，尤其涉及燃料电池用柔性石墨极板的制造方法。

背景技术

质子交换膜燃料电池的双极板是质子交换膜燃料电池的重要部件，它起着串联单电池作用、还带有向单电池供给燃料、氧化剂的通道和冷却剂通道，还具有分隔燃料、氧化剂和冷却剂的作用，因此，要求双极板应具有导电性，对气体和冷却剂(水)具有不渗透性，对燃料、氧化剂、电解质膜有抗蚀性等性能。

使用膨胀石墨成型板作双极板，是双极板的一种选择。现有技术中，使用膨胀石墨成型板制作双极板是将膨胀石墨滚压成低密度平板，再将平板浸渍树脂溶液改善其密实性和抗蚀性，经干燥除去树脂中溶剂，再将平板进行模压成两面带沟槽的极板，再将极板进行热处理使树脂热固化，最后将极板粘接成带阳极腔、阴极腔和冷却腔的双极板。现有技术的不足是：在形成两面带沟槽的极板时，由于低密度膨胀石墨是多孔材料，在密实化过程中，开口孔封闭，形成高压气孔，在压力成型时，气孔被进一步压缩，甚至胀裂，这种材料做成的双极板容易发生渗漏，为保持对气体、液体的不透性，必须大大增加板的厚度，这将增大燃料电池的体积。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种两面带沟槽的柔性石墨极板的制造方法，以减小膨胀石墨极板的厚度。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种两面带沟槽的柔性石墨极板的制造方法，包括以下步骤：1)将膨胀石墨原料滚压或模压成厚度为1.5-8mm、密度为0.15-0.5g/cm³的低密度石墨板；2)将低密度石墨板在低粘度树脂溶液中浸渍，至树脂的增重量为低密度板重量的15-50％，取出后干燥除去浸渍板中的溶剂，得干燥板；3)将干燥板模压成两面带沟槽的极板；4)将两面带沟槽的极板进行固化；其特征在于所述的将干燥板模压成两面带沟槽极板的步骤是将干燥的经过低粘度树脂溶液浸渍的低密度石墨板在真空下模压成两面带沟槽的极板。

本发明的两面带沟槽的柔性石墨极板的制造方法，其特征在于所述的低密度石墨板在真空下模压成两面带沟槽的极板是将低密度石墨板与极板模具一起放入带抽真空装置的平板压机中，抽真空后，压机施压将低密度石墨板在真空下模压成两面带沟槽的极板。

本发明的两面带沟槽的柔性石墨极板的制造方法，其特征在于所述的将低密度石墨板在带有抽真空装置的平板压机中抽真空模压成型的工艺参数如下：真空度在-0.096Mpa以上，模压温度为50-175℃，模压的压力为100-600kg/cm²。

本发明的两面带沟槽的柔性石墨极板的制造方法，其特征在于所述的带抽真空装置的平板压机是带抽真空装置的平板硫化压机。

本发明提出的方法的宗旨是将低密度膨胀石墨板模压成型的过程在真空下进行，以改善模压过程中膨胀石墨板的性能。

本发明具有如下优点：

1低密度膨胀石墨浸渍低粘度树脂溶液，树脂溶液渗透到低密度膨胀石墨开口孔中，溶剂挥发后，树脂吸附在膨胀石墨孔壁上，压制后树脂将膨胀石墨粒子粘接，使膨胀石墨板增强；

2树脂填充膨胀石墨孔并形成膜，使膨胀石墨体密封性提高；

3抽真空模压低密度膨胀石墨成型为膨胀石墨极板，低密度膨胀石墨具有发达的开口孔系，经抽真空后开口孔中气体大部分排出，压力成型时不会形成高压闭气孔，从而降低材料中微裂纹，也不会产生气泡；

4抽真空后，膨胀石墨粒子在原位压缩，不会因排气而造成粒子的变形而形成板材中粒子平面取向，加强了膨胀石墨粒子自身的机械镶嵌和互锁，提高膨胀石墨材料粒子取向的各向同性度，从而降低膨胀石墨板材纵向电阻率。

附图说明

本发明共有三幅附图。其中：

附图1是气流场腔侧极板示意图，

附图2是冷却剂侧极板示意图，

附图3是极板侧向示意图。

附图中，1、气流场腔侧极板  4、冷却剂侧极板  1’、空气进出口总管2’、水进出口总管  3’、氢气进出口总管  4’、空气进入流场通道孔5’、阴阳极板粘接定位孔  6’、密封槽  7’、双极板流场，8’、冷却剂流场。

具体实施方式

本发明所用的膨胀石墨是天然鳞片石墨用浓硫酸作为插层剂，浓硝酸、双氧水、高锰酸钾、氯酸钾等作为氧化剂反应后水洗生成石墨残余化合物(可膨胀石墨)，可膨胀石墨再经800℃以上的膨胀炉膨胀成膨胀石墨粉，膨胀容积达到80--400ml/g。

实施例1