[发明专利]一种燃料电池双极板及其制备方法、所用设备

说明书

本发明提供一种燃料电池双极板及其制备方法、所用设备，其中，所述制备方法，包括以下步骤：将石墨类材料与树脂黏料进行混合均匀，获得混合浆料；将所述混合浆料涂布到金属箔上，通过压制获得预压板，再将所述预压板进行模压获得模压板，所述模压板的至少一面上具有流道；将所述模压板与模具分离，获得成型的双极板；对所述成型的双极板进行固化，冷却，获得所述燃料电池双极板。所述制备方法不仅高效、而且成本低廉，可实现连续化生产。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体为一种燃料电池双极板及其制备方法、所用设备。

背景技术

质子交换膜燃料电池(PEMFC)将燃料(氢气)和空气中的氧气反应，直接将化学能转换成电能。在燃料电池正常工作时，内部的燃料、氧化剂与冷却液必须通过双极板有效地分隔开来，并依靠其流道结构分别在阳极、阴极及冷却液腔体中进行有效地分布。双极板的作用不仅是将反应气体导入催化层并传导反应产生的电流，同时还担负起整个电池的散热和排水功能。因此双极板质量的好坏将直接决定燃料电池堆性能的优劣和使用寿命的长短。

石墨类材料/树脂复合极板具有良好的导电导热性、化学稳定性，被成功用于商业化的电堆制造中。但是，石墨类材料/树脂复合极板通常采用传统的机加工方法加工流道，加工过程耗时长，不能连续化生产，效率也不高，这些都导致双极板的加工成本偏高，甚至超过材料成本。

因此，现有技术急需改进。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种燃料电池双极板及其制备方法、所用设备。

本发明提供一种燃料电池双极板的制备方法，包括以下步骤：

(1)将石墨类材料与树脂黏料进行混合均匀，获得混合浆料；

(2)将所述混合浆料涂布到金属箔上，通过压制获得预压板，再将所述预压板进行模压获得模压板，所述模压板的至少一面上具有流道；

(3)将所述模压板与模具分离，获得成型的双极板；

(4)对所述成型的双极板进行固化，冷却，获得所述燃料电池双极板。

进一步地，所述石墨类材料与所述黏料的质量比为1:1～999:1。

进一步地，所述石墨类材料包括：膨胀石墨、碳纳米管或碳纳米纤维。

进一步地，所述树脂黏料中树脂的含量为0.1～50wt％。

进一步地，所述步骤(2)中所述将混合浆料涂布到金属箔上包括：

所述涂布的装置有主动硅胶辊和主动钢辊，所述主动钢辊浸有混合浆料，所述金属箔设置在主动钢辊和主动硅胶辊之间，所述主动硅胶辊和所述之间保持3～5mm(毫米)的间隙并反方向转动。

进一步地，所述步骤(2)具体包括：通过压制过程制成厚度2～4mm预压板；再将所述预压板在压强为40～100MPa，温度为150～350℃条件下，经过模压机再次模压，制成厚度为2～4mm，密度为0.5～2.0g/cm³的模压板。

进一步地，所述步骤(2)中形成所述流道的过程为：在模具上加工深度为0.5～1.5mm蛇形流场流道。

进一步地，所述流道包括气道、水道、密封槽和定位孔。

进一步地，所述步骤(4)中的固化过程为：将成型的双极板在压强为10～50MPa，温度为100～300℃下进行固化10～15min。

本发明还提供一种燃料电池双极板，所述燃料电池双极板采用上述所述的燃料电池双极板的制备方法制备而成；所述燃料电池双极板的厚度为2～4mm，密度为0.5～2.0g/cm³。