增强纤维对用于燃料电池碳纸性能的影响研究

发布时间：2024-12-07 05:01

　　 本研究分别采用亚麻纤维、黏胶纤维、ES纤维作为增强纤维与碳纤维复合制得碳纸前驱体(CPP),经树脂浸渍、热压(温度140℃,压力10 MPa)、热处理(氮气保护下,温度980℃)制备了可应用于燃料电池气体扩散层的高性能碳纸,研究了3种增强纤维及其用量对CPP强度以及对碳纸电阻率、孔隙率、拉伸强度的影响。结果表明,增强纤维显著提高了碳纸的拉伸强度,并使碳化后的树脂产生固定作用,降低了碳纸电阻率及孔隙率。亚麻纤维用量20%时,增强效果最优。相比未添加增强纤维碳纸,碳纸的拉伸强度由18. 5 MPa提升至20. 4 MPa,提高了10%;电阻率由36. 7 mΩ·cm降低至34. 2 mΩ·cm,降低了7%;孔隙率由63%下降至56. 4%,降低了10%。

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【部分图文】：

图1 碳纸前驱体的制备流程示意图

将制备好的CPP浸渍于质量分数为8%的酚醛树脂-乙醇溶液中，浸渍1h；浸渍完成后在烘箱内105℃下加热30min进行预固化处理，再使用平板硫化机热压固化，其中热压温度140℃、压力10MPa、时间30min；最后将树脂浸渍后的CPP放置于通入氮气保护的管式炉中，以5℃/m....

图2 碳纸的制备流程示意图

图1碳纸前驱体的制备流程示意图1.2.3CPP的宏观形貌及强度测定

图3 添加不同增强纤维CPP的宏观形貌

图3为本课题制备的多种CPP的宏观形貌图。从图3(a)中可以看出，未添加增强纤维的CPP表面较为平整，但层间较松散并呈现“开口”状。这是由于CPP干燥过程中黏合剂PVA会向下沉积或随着水汽向上移动，在表层固化，因此，CPP内部固化PVA较少致使其层间结合强度较低，呈现“开口”状。....

图4 增强纤维用量对CPP抗张指数的影响

图3添加不同增强纤维CPP的宏观形貌图4为增强纤维用量对CPP抗张指数的影响。由图4可以看出，随着CPP中3种增强纤维用量的增加其抗张指数均呈现升高的趋势，其中添加亚麻纤维或黏胶纤维对CPP强度的提升更为明显。当亚麻纤维和黏胶纤维用量均为20%,CPP抗张指数分别为15.0N....

本文编号：4014844