碳微球/石墨微片双极板复合材料的制备及其性能研究

发布时间：2024-04-13 03:28

　　双极板作为质子交换膜燃料电池的重要组成部分,需要具备良好的导电性能和导热性能;较好的阻气功能;较小的体积电阻以及较小的接触电阻;耐腐蚀性强;质量轻、强度高、适于批量加工等特点。碳石墨的复合材料双极板综合了石墨双极板和金属双极板的优势,较石墨双极板和金属双极板而言价格更便宜、占用面积更小、强度更高、抗腐蚀性能更好,故显著提高了燃料电池的体积比功率以及质量比功率,是双极板的发展趋势之一,但它的导电性和机械性能有待提高。对双极板的导电性能和机械性能进行研究,开发出性能更优异的碳石墨双极板是目前研究的一个重要方向。本论文主要采用化学氧化插层法制备石墨微片,水热法制备碳微球,并通过扫描电镜分析、红外光谱分析、X射线衍射分析、热重分析对制得的原料进行分析表征。以制得的碳微球为基体,通过球磨的方式与导电剂石墨微片混合均匀,直接模压成型后进行烧结,得到双极板复合材料。实验中通过改变碳微球与石墨微片的不同配比、模压压力、球磨时间、保压时间,探究碳微球/石墨微片双极板复合材料的性能变化规律。对双极板复合材料断面形貌进行观察,测试其导电性能、机械性能、耐腐蚀性能、热稳定性能、亲水性能、体积密度等,综合其性能...

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景和意义
    1.2 燃料电池概述
        1.2.1 燃料电池的发展历史及现状
        1.2.2 燃料电池的特点
        1.2.3 燃料电池的分类
    1.3 质子交换膜燃料电池
        1.3.1 质子交换膜燃料电池的工作原理
        1.3.2 质子交换膜燃料电池的组成
    1.4 双极板概述
        1.4.1 双极板的功能和要求
        1.4.2 双极板的分类
    1.5 碳微球的概述
    1.6 主要研究内容
第2章 实验仪器和材料及研究方法
    2.1 仪器及试剂
        2.1.1 主要仪器
        2.1.2 主要试剂
    2.2 相关的分析表征方法
        2.2.1 扫描电子显微镜（SEM）分析
        2.2.2 红外吸收光谱分析
        2.2.3X射线衍射分析
        2.2.4 热重-差热分析
    2.3 双极板复合材料性能的测试方法
        2.3.1 双极板复合材料电导率的测试方法
        2.3.2 双极板复合材料抗弯强度的测试方法
        2.3.3 双极板复合材料腐蚀性能的测试方法
        2.3.4 双极板复合材料润湿性能的测试方法
        2.3.5 双极板复合材料体积密度的测试方法
第3章 碳微球/石墨微片双极板复合材料的制备及表征
    3.1 石墨微片的制备及表征
        3.1.1 石墨微片的制备
        3.1.2 石墨微片的表征
    3.2 碳微球的制备及表征
        3.2.1 碳微球的制备
        3.2.2 碳微球的表征
    3.3 碳微球/石墨微片双极板复合材料的制备及表征
        3.3.1 碳微球/石墨微片双极板复合材料的制备
        3.3.2 碳微球/石墨微片双极板复合材料的表征
    3.4 本章小结
第4章 碳微球/石墨微片双极板复合材料的改性研究
    4.1 改性研究方案
    4.2 金属铁的添加对双极板复合材料性能的影响
    4.3 非金属硅的添加对双极板复合材料性能的影响
    4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3952412