[发明专利]一种改性碳纳米管及其制备方法、石墨双极板及其制备方法

说明书

本发明属于燃料电池技术领域，提供了一种改性碳纳米管及其制备方法、石墨双极板及其制备方法。本发明提供的制备方法将酚醛树脂、催化剂和醇溶剂混合，依次进行固化和热解，得到所述改性碳纳米管；所述催化剂为金属盐。本发明以金属盐作为催化剂，将固化酚醛树脂裂解为碳纳米管，且所得碳纳米管具有石墨结，提高了其与石墨的相容性，进而提高了石墨双极板的强度和电导率。实施例的数据表明，所得石墨双极板的电导率为579～620S/cm，抗弯曲强度为75～102MPa。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种改性碳纳米管及其制备方法、石墨双极板及其制备方法。

背景技术

双极板作为燃料电池的核心零部件，受到了广泛的关注，其中常用的有金属双极板与石墨双极板，金属双极板在酸性条件下，有易腐蚀、成本高的缺点，与之相比，石墨双极板具有电导率高、耐腐蚀、成本低的优点。现有的石墨双极板的制备方法为以石墨、固化剂和碳纳米管为制备原料，经预制板法或粉末模压法制备得到。但是，现有的碳纳米管与石墨相容性差，导致所得石墨双极板的强度低，使石墨双极板的应用受到制约。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种改性碳纳米管及其制备方法、石墨双极板及其制备方法。本发明提供的制备方法得到的改性碳纳米管与石墨相容性好，提高了石墨双极板的强度。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种改性碳纳米管的制备方法，包括以下步骤：

将酚醛树脂、催化剂和醇溶剂混合，依次进行固化和热解，得到所述改性碳纳米管；

所述催化剂为金属盐。

优选地，所述金属盐包括金属硝酸盐或二茂铁；所述金属硝酸盐包括硝酸铁、硝酸镍、硝酸锰和硝酸钴中的一种或多种。

优选地，所述金属盐的质量为酚醛树脂的质量的0.25～1％。

优选地，所述醇溶剂包括异丙醇、丁二醇和异戊二醇中的一种或多种。

优选地，所述固化包括依次进行第一固化和第二固化；

所述第一固化的温度为70～80℃，时间为8～12h；

所述第二固化的温度为100～120℃，时间为20～24h。

优选地，所述热解包括依次进行第一热解和第二热解；

所述第一热解的温度为300～500℃，保温时间为20～30min，升温至所述第一热解的温度的速率为5℃/min；

所述第二热解的温度为600～1200℃，保温时间为30～60min，由所述第一热解的温度升至第二热解的温度的速率为1℃/min；

所述热解在保护气氛下进行。

本发明还提供了上述技术方案所述的制备方法得到的改性碳纳米管。

本发明还提供了一种石墨双极板，由包括以下原料制备得到：石墨和改性碳纳米管；

所述改性碳纳米管为上述技术方案所述的改性碳纳米管；

所述改性碳纳米管的质量为所述石墨的质量的1～10％。

本发明还提供了上述技术方案所述的石墨双极板的制备方法，包括以下步骤：

将石墨和改性碳纳米管混合，依次进行振实处理和冷压成型，得到所述石墨双极板。

优选地，所述振实处理的参数包括；振台振幅为0.01～100mm，频率为1～400次/分，振动时间为3～5min；