[发明专利]一种氢燃料电池用单极板及其制备方法及氢燃料电池

权利要求书

1.一种氢燃料电池用单极板的制备方法，其特征在于：所述的单极板由膨胀石墨和石墨烯制备而成；所述的方法步骤如下：

步骤一：模具制备：根据单极板的形状和尺寸制备相应的石墨模具，所述的模具的材料为高强石墨；

步骤二：填料：将膨胀石墨粉均匀的铺在模具中，表面刮平；然后加入一层石墨烯粉，表面刮平；最后再加入膨胀石墨粉，表面刮平；

步骤三：预成型：给步骤二中得到的填料施压，压机以5~20mm/min匀速加压，到达0.5~1MPa后保压1~5min，使之预成型，得到三明治结构，然后从模具取出；

步骤四：预烧结：将预成型的三明治结构在500~1000℃温度下真空烧结1~2h；

步骤五：致密化成型；所述的致密化成型，采用下述方法之一：

方法一：将烧结后的预成型体放入石墨模具中，在热压烧结炉中连同石墨模具进行热压烧结；

方法二：将烧结后的预成型体放入不锈钢模具中，在液压机上加压保压；压制完成后在液体中浸渍，之后进行石墨化处理，整个致密化成型过程均在真空环境中进行；

步骤六：机械加工成最终结构。

2.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池用单极板的制备方法，其特征在于：步骤五，方法一中：所述的热压烧结的工艺为：自室温以8~20℃/min的升温速率升温至700℃~2500℃，加压，压力为20MPa~60MPa，保温保压时间为30~120min，整个热压烧结过程均在真空环境中进行；所述方法二具体为：将烧结后的预成型体放入不锈钢模具中，在液压机上加压，压力为100~300MPa，保压时间为5~30min；压制完成后在液体中浸渍，之后在2500~3000℃进行石墨化处理，处理时间30~120min，整个致密化成型过程均在真空环境中进行。

3.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池用单极板的制备方法，其特征在于：步骤二中，所述的石墨烯粉为纯石墨烯材料或以石墨烯作为基体，加入高导电金属或合金的复合材料，其中，金属或合金的添加量均为1vt.%~5vt.%。

4.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池用单极板的制备方法，其特征在于：步骤三中，所述的三明治结构中，石墨烯层的厚度为50~200μm。

5.一种包括权利要求1所述的制备方法制得的单极板的氢燃料电池，其特征在于：所述的氢燃料电池包含至少一个单极板。