石墨/酚醛树脂复合材料双极板的制备与性能

复合材料学报, 2015, 32(3): 744-755. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.201503.008

石墨/酚醛树脂复合材料双极板的制备与性能

陈惠 ^1, , 刘洪波 ^2, , 夏笑虹 ^3, , 杨丽 ^4, , 何月德 ^5,

1.湖南大学材料科学与工程学院,长沙,410082

2.湖南大学材料科学与工程学院,长沙,410082

3.湖南大学材料科学与工程学院,长沙,410082

4.湖南大学材料科学与工程学院,长沙,410082

5.湖南大学材料科学与工程学院,长沙,410082

基金项目: 湖南省科技重大专项(2013FJ1001-2) 高校青年教师成长计划(531107040186)

关键词：燃料电池 , 双极板 , 复合材料 , 天然石墨 , 聚合物 , 电导率 , 抗弯强度

Preparation and properties of graphite/phenolic resin composite bipolar plate

Keywords： fuel cells , bipolar plates , composites , natural graphite , polymers , electrical conductivity , flexural strength

双极板是质子交换膜燃料电池的重要组成部分,石墨与聚合物的复合材料双极板是目前研究的重要方向.采用模压热固化二步法,以酚醛树脂为粘结剂、天然鳞片石墨为导电骨料、炭黑为添加剂制备了质子交换膜燃料电池用复合材料双极板.系统研究了不同种类石墨对石墨/酚醛树脂复合材料电性能和抗弯强度的影响.结果表明:以天然鳞片石墨为导电原料时,所制备的石墨/酚醛树脂双极板的性能最好;添加导电炭黑能有效提高石墨/酚醛树脂复合材料的电导率;在复合材料制备中加入4wt％的碳纤维,碳纤维-石墨/酚醛树脂复合材料的抗弯强度提高了29％;碳纤维表面液相氧化处理能有效提高纤维与基体间的结合强度,随着处理时间的延长与处理温度的升高,碳纤维-石墨/酚醛树脂复合材料的电导率和抗弯强度都有很大程度的提高;最终固化温度主要影响酚醛树脂的交联程度,随着最终固化温度的升高,酚醛树脂的交联程度增加,电导率增大,但抗弯强度有一定程度减小.

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