[发明专利]膨胀石墨掺杂石墨烯制备高导电氢燃料电池双极板用低密度柔性石墨板的方法

说明书

本发明公开了一种膨胀石墨掺杂石墨烯制备高导电氢燃料电池双极板用低密度柔性石墨板的方法，包括以下步骤：S1、高温膨胀处理：将可膨胀石墨进行高温膨化处理；S2、石墨烯喷涂：向膨胀石墨上均匀喷涂固含量为5%‑10%的石墨烯；S3、微波干燥：将喷涂石墨烯的膨胀石墨在400‑500℃下干燥3‑5min；S4、模压成型：将干燥后的膨胀石墨置于传输带上，采用滚筒压制方式，制得低密度石墨板，传输带的传输速度为10‑20m/min，滚筒压力为1‑10MPa。本发明的膨胀石墨掺杂石墨烯制备高导电氢燃料电池双极板用低密度柔性石墨板的方法具有加工简单，且制备出的石墨板电导率低，导电率增大，电能损耗降低的优点。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，更具体地说，它涉及一种膨胀石墨掺杂石墨烯制备高导电氢燃料电池双极板用低密度柔性石墨板的方法。

背景技术

燃料电池发电原理是将氢气和氧气的化学能经电化学反应方式产生电能，氢气在阳极解离为H⁺，通过质子交换膜后，在阴极与氧气反应生成水，电子从阳极通过外电路到达阴极，在外电路上形成电流回路。这种方式不受卡诺循环限制，由于其能量转化率高40％-60％，并且具有清洁、无污染、无噪声、无红外等特点，被认为是21世纪首选的高效、洁净的发电技术，同时也是一种理想的移动电源技术，可被广泛应用于汽车交通、军事备用电源、水下航潜器等诸多领域。

双极板作为燃料电池的关键组件之一，占据燃料电池电堆重量的80％和成本的45％，其主要作用是分配反应物气体、输运反应物产物、收集并传导电流、支撑膜电极、传递多余热量等。

目前氢燃料电池用双极板主要使用材料包括四种：传统人造双极板、金属表面改性双极板、复合材料双极板和柔性膨胀石墨双极板，其中柔性膨胀石墨双极板由柔性石墨板依次经过压制和树脂浸渍制得，而柔性石石墨板由天然鳞片经氧化插层、高温膨胀后压制而成，具有耐腐蚀、良好导电导热、阻气隔气等特点，蠕虫状膨胀石墨条在压制后相互啮合，形成具有柔性强度的低密度石墨板，而膨胀石墨在低密度状态下成蓬松状态，内部存在很多间隙的空洞且充满气体，使得石墨板在通电后的电导率较高，导电率较小，电能损耗较大。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种膨胀石墨掺杂石墨烯制备高导电氢燃料电池双极板用低密度柔性石墨板的方法，其具有加工简单，且制备出的石墨板电导率低，导电率增大，电能损耗降低的优点。

为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：一种膨胀石墨掺杂石墨烯制备氢燃料电池用低密度石墨板的方法，包括以下步骤：

S1、高温膨胀处理：选用纯度为99-99.9％的可膨胀石墨，将可膨胀石墨置于800-960℃的环境下，进行高温膨化处理3-5s；

S2、石墨烯喷涂：将经过高温膨胀处理的膨胀石墨平铺在传输带上，向膨胀石墨上均匀喷涂固含量为5％-10％的石墨烯，每千克膨胀石墨的喷涂量为2％-5％；

S3、微波干燥：将喷涂石墨烯的膨胀石墨在400-500℃下干燥3-5min，微波频率为2400- 2500MHz；

S4、模压成型：将干燥后的膨胀石墨置于传输带上，采用滚筒压制方式，制得低密度石墨板，传输带的传输速度为10-20m/min，滚筒压力为1-10MPa。