两亲改性碳纤维及其碳纸性能研究

发布时间：2024-03-08 20:25

　　质子交换膜燃料电池是一种高效绿色的能源转换装置,气体扩散层是其中的重要构件。碳纸是一种常见的气体扩散层基底材料,其结构与性能影响着质子交换膜燃料电池的性能。本文对碳纤维进行了两亲改性,进一步制备碳纸,研究了表面处理对碳纸性能的影响。本文使用PAN基碳纤维为原料,利用氢氧化钠溶液对碳纤维进行清洗,之后利用铬酸溶液在室温下对碳纤维进行氧化处理,产生亲水性官能团,在此基础上,在保留部分亲水性官能团的同时,对碳纤维进一步反应引入亲油性官能团,制备出一种两亲性碳纤维。利用上述几种碳纤维经历分散、抄纸、浸渍树脂、固化成型、碳化、石墨化等工艺流程,制备出质子交换膜燃料电池用碳纸。利用冷场扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱仪(XPS)分析了表面处理对碳纤维表面形貌及官能团的影响。利用差热扫描量热仪(DSC)分析了实验所用酚醛树脂的热性能;激光共焦扫描成像拉曼光谱仪分析了碳纸的石墨化程度;台式扫描电镜分析了碳纸的表面形貌;万能拉伸试验机分析了碳纸的力学性能;四探针电阻测试仪测试了碳纸的导电性。研究发现:(1)以铬酸溶液为氧化剂,在室温下对碱清洗后的碳纤维氧化处理10 min,...

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图1-1PEMFC结构，其中1，9：双极板；2，8：垫圈；3，7：气体扩散层；4，6：催化层；5：质子交换膜

天津工业大学硕士学位论文4图1-1PEMFC结构，其中1，9：双极板；2，8：垫圈；3，7：气体扩散层；4，6：催化层；5：质子交换膜Fig.1-1ThestructureofPEMFC,inwhich1,9:bipolarplate;2,8:gasket;3,7:gasdiff....

图1-2PEMFC的工作原理

第一章绪论5图1-2PEMFC的工作原理Fig.1-2TheoperatingprincipleofPEMFCPEMFC的工作原理如图1-2所示，分别对阳、阴电极及电池总的反应原理进行分析[12,17]。（1）阳极。氢气通过双极板上的流道场输送至催化层，失去电子，形成H+。电子离....

图2-1四探针电阻测试仪原理

第二章实验原料、实验设备及分析测试方法使用美国FourDimension,Inc.公司280SI型号四探针电阻测试仪对测量碳纸的面电阻，以分析碳纸导电性的规律。四探针电阻测试仪大多测试半导体材料的电阻和方块电阻（薄层电阻），其可以直接在主机上显示电阻的测量数值....

图3-1碳纤维表面亲水改性机理Fig.3-1Themechanismofhydrophilicmodificationmechanismoncarbonfibers

天津工业大学硕士学位论文22性官能团，得到一种两亲性碳纤维。利用两亲性碳纤维制备碳纸，既有利于在水中碳纤维能够均匀分散，又有利于碳纤维与酚醛树脂的界面粘结性能，以满足碳纸制备过程中对碳纤维的多种需求。3.2实验3.2.1碳纤维的表面亲水改性配制3mol/L氢氧化钠水溶液，将碳纤维....

本文编号：3922350