[发明专利]一种燃料电池双极板及其制备方法

说明书

本申请涉及一种燃料电池双极板及其制备方法，属于燃料电池技术领域。该制备方法包括如下步骤：步骤S01：于真空下将石墨与树脂粉末混合，于40～50℃搅拌均匀，得到半成品；以所述半成品的质量份数为100份计，所述石墨的质量份数为97～98份，所述树脂粉末的质量份数为2～3份；步骤S02：将步骤S01中的半成品加热至80～150℃，继续反应5～10min，得到膏状物；步骤S03：将步骤S02的膏状物降至室温，然后按照燃料电池双极板的图纸、于30～90℃将所述膏状物进行3D打印，得到燃料电池双极板。本申请的方法操作简单、制作成本低，制备时间短；制得的燃料电池双极板可以满足燃料电池双极板的要求。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池双极板及其制备 方法。

背景技术

燃料电池双极板(Bipolar Plate，BP)又称流场板，是电堆中的“骨架”， 与膜电极层叠装配成电堆，在燃料电池中起到支撑、收集电流、为冷却液提 供通道、分隔氧化剂和还原剂等作用。

一般地，功能性方面要求双极板材料是电与热的良导体，具有一定的强 度以及气体致密性等；稳定性方面要求双极板在燃料电池酸性(pH＝2～3)、 电位(E＝～1.1V)、湿热(气水两相流，～80℃)环境下具有耐腐蚀性且对 燃料电池其他部件与材料的相容无污染性；产品化方面要求双极板材料要易 于加工、成本低廉。

石墨双极板在燃料电池的环境中具有非常良好的化学稳定性，同时具有 很高的导电率，是目前质子交换膜燃料电池研究和应用中最为广泛的材料。 石墨双极板因为耐久性长，广泛应用于商用车。但是，石墨双极板质量较重、 具有较大的脆性、以及加工成本昂贵等缺陷，石墨双极板加工费为双极板费 用的80％以上。

3D打印技术又称增材制造技术，具有制造成本低、生产周期短等优势， 被誉为“第三次工业革命最具标志性的生产工具”。3D打印技术是以数字模 型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式 来构造物体，目前主要被应用于产品原型、模具制造以及艺术创作、珠宝制 作等领域，也逐渐应用于医学、生物工程、建筑、服装、航空等领域。3D打 印技术包括固化型技术、分层实体制造技术、选择性激光烧技术和熔融沉积 成型技术，其中选择性激光烧结技术具有适用性广、制造工艺简单等优点， 但是选择性激光烧结工艺可供烧结的聚合物材料十分有限。

基于此，有必要提供一种燃料电池双极板及其制备方法以解决上述技术 问题。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种燃料电池双极 板及其制备方法。本发明的制备方法工艺简单、制作成本低，制备得到的双 极板具有良好的柔韧性和优异的力学性能及电学性能，可以满足燃料电池双 极板的要求。

一方面，本发明实施例提供一种燃料电池双极板的制备方法，包括如下 步骤：

步骤S01：于真空下将石墨与树脂粉末混合，于40℃～50℃搅拌均匀， 得到半成品；以所述半成品的质量份数为100份计，所述石墨的质量份数为 97～98份，所述树脂粉末的质量份数为2～3份；

步骤S02：将步骤S01中的半成品加热至80～150℃，继续反应5～10min， 得到膏状物；

步骤S03：将步骤S02的膏状物降至室温，然后按照燃料电池双极板的图 纸、于30～90℃将所述膏状物进行3D打印，得到燃料电池双极板。

进一步地，步骤S01中，

所述石墨优选为膨胀石墨、微晶石墨、鳞片石墨、天然石墨、人造石墨 或中间相碳微球中的一种或至少两种的混合物。

所述树脂优选为酚醛树脂、环氧树脂、聚酰亚胺、聚偏氟乙烯、聚酰亚 胺、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、酚醛树脂、苯并噁嗪、液晶树脂、沥青、 聚苯硫醚、聚醚醚酮、环氧树脂或聚醚砜中的一种或至少两种的混合物。