[发明专利]一种双极板用连续导电纤维毡预浸料及制备方法

说明书

本发明提供了一种双极板用连续导电纤维毡预浸料及制备方法，将连续导电纤维毡浸渍导电树脂基体形成连续的预浸片材，并用于双极板制备，其组分主要由树脂、增强纤维毡、导电填料及功能助剂组成，其中所述的树脂含量占20wt～45wt％，所述导电填料占55wt～80wt％，所述的功能助剂占2‑6％。采用的方法中导电纤维毡作为双极板骨架结构形成了完整的导电网络，可增强复合材料强度及电导率，解决目前常用复合材料双极板兼具高电导率、高强度、高气密性的技术难题。由预浸料片材制备双极板具有操作工艺简单，成品具有良好的平整度，尺寸公差可控，同时兼具高导电、高强度的性能。

技术领域

本发明涉及氢燃料电池应用领域，提供了一种导电纤维毡预浸料及制备方法，可一步法热压成型制备双极板。

背景技术

氢能作为一种可储、可电、可燃烧的清洁能源，是世界能源转型的一个重大战略方向。氢能在世界范围内备受关注，氢能已经纳入我国能源战略，成为我国优化能源消费结构和保障国家能源供应安全的战略选择。我国已在氢能领域取得了多方面的进展，在国防领域，我国早已试验成功的氢弹就是利用了氢的热核反应释放出的核能,是氢能的一种特殊应用。在航天领域使用以液氢为燃料的液体火箭,是氢用作为燃料能源的典型例子。在宇航研究中氢能具有广阔的应用前景,如火箭发动机、氢内燃机等。在民用工业领域，燃料电池近年来也发展迅速。进入2019年，氢能产业发展速度显着加快，各地方的氢能扶持政策、氢能产业园区如雨后春笋般涌现。

氢燃料电池(Fuel Cell,FC)技术因其具有的高效能、低污染、能源安全等特点近年来得到了各国政府、各大公司以及各研究机构的普遍重视。中国氢能联盟发布《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》预测，2020年至2025年间，我国氢能产业产值将达到1万亿元，氢能源车数量达到5万辆。氢燃料电池是燃料电池车的核心动力源,双极板又是燃料电池的核心材料，约占燃料电池成本的24％。双极板也称做集电器，它具有收集电流、疏导反应气体及分隔氧化剂与还原剂的作用；双极板的性能取决于材料特性、流场设计与加工技术。目前氢燃料电池中普遍采用的是石墨双极板和金属双极板。在氢燃料电池环境下，石墨的耐腐蚀性能最好，电导率也高，但成本昂贵，约占电池成本的50％～60％。金属双极板具有高的电导率和好的力学强度，但耐腐蚀方面成了难题。这就导致国内外众研究机构和企业关注并研究碳纤维复合材料双极板，该项技术兼具石墨材料的耐腐蚀性和金属材料的高强度特性，被誉为未来氢燃料电池得以推广应用的第三代核心技术。目前采用BMC成型工艺制备的复合材料双极板已成功应用于氢燃料电池，但导电性差、机械强度低、加工尺寸稳定性差，这些性能有待进一步提高。

发明内容

本发明提供了一种双极板用连续导电纤维毡预浸料及制备方法，解决目前常用复合材料双极板兼具高电导率、高强度、高气密性的技术难题。由预浸料片材制备双极板具有操作工艺简单，同时兼具高导电、高强度的性能。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种双极板用导电纤维毡预浸料及制备方法，其特征在于将连续导电纤维毡浸渍导电树脂基体形成连续的预浸片材，并用于双极板制备，其组分主要由树脂、增强纤维毡、导电填料及功能助剂组成。

所述的一种双极板用导电纤维毡预浸料，其特征在于连续导电纤维毡主要为：沥青基短切碳纤维毡、聚丙烯腈基碳纤维毡、玻纤/碳纤复合纤维毡、金属纤维/碳纤复合毡、金属纤维/玻纤复合毡、经导电改性的玻璃纤维毡、经导电改性的玄武岩纤维毡中的一种或几种组成，纤维长度为3-5cm，纤维直径为6-12um。

所述的一种双极板用导电纤维毡预浸料，其特征在于树脂基体为酚醛树脂、环氧树脂、呋喃树脂、不饱和聚酯、乙烯基树脂等。热固性树脂基体经热塑性树脂聚偏氟乙烯(PVDF)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚醚砜(PES)、聚吡咯烷酮、聚醚酮、聚芳砜等热塑性树脂改性。