[发明专利]一种燃料电池用模压石墨板的量产方法

说明书

本发明公开了一种燃料电池用模压石墨板量产方法，在热压系统中，使用热压机进行原料的热压操作，原料包括无机碳材料和树脂，树脂受热流延后封闭孔隙，脱模后得到模压石墨板。该方法在不进行点胶处理的情况下实现了对石墨板的密封，并且无需进行真空浸渍；可以简化工序，降低生产成本。

技术领域

本发明属于燃料电池零部件制作技术领域，特别涉及一种燃料电池用模压石墨板的量产方法。

背景技术

随着现代清洁能源的发展，质子交换膜燃料电池因其无污染、能量转换效率高、启动快、比功率高等特点，成为国家新能源战略重要组成部分，具有非常广阔的应用前景，对环境保护和可持续发展具有重大意义。

双极板是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心零部件之一，主要作用是通过表面的流场运输气体，收集、传导反应生成的电流、热量和水，并且具有机械支撑膜电极的骨架作用。其重量约占PEMFCs电堆的60％-80％，成本占比约为30％。根据双极板的功能需求，同时考虑PEMFC电化学反应环境为酸性，因此要求双极板对电导率、气密性、机械性能、耐腐蚀性等有较高的要求。

相对于金属双极板，石墨双极板的导电性、导热性、稳定性和耐腐蚀性等性能较好，但机械性能相对较差、较脆、机加工困难导致成本较高等问题困扰着国内厂商，当前模压石墨板生产工艺存在以下问题：

石墨、树脂等原材料先压制成型为石墨板，然后机加工雕刻出双极板所需要的流道和密封道，然后将雕刻好的产品进行密封处理，方法是沿着密封槽点胶固化，制备出合格的带有密封结构的模压石墨板，无法实现压制密封一体化生产。而模压石墨板的生产过程需要浸渍处理，步骤较为繁杂。

发明内容

本发明的目的是简化了模压石墨板制备工艺，无需制坯、复杂的机械流道加工，实现模压石墨板一体化制备。

为了达到上述目的，本发明提供了一种燃料电池用模压石墨板量产方法，采用粉末干压技术，热压机对石墨、树脂和炭黑的混合物进行热压，使得树脂受热流延后封闭孔隙，脱模得到模压石墨板。

优选地，所述热压系统包括热压机、模具装置；其中热压机由液压机和加热板组成，模具也设有加热装置。热压时，热压机的加热速率为1-40℃/min，进一步地，为5-20℃/min。

优选地，热压过程中压制压力设置为10-40MPa，进一步地，为16-30MPa。

优选地，保压时间设置为0-30min，进一步地，为0-5min。

优选地，液压机上模下压到即将接触到模腔中粉体时，减速至1-20mm/s；进一步地，为1-5mm/s。

优选地，上模排气次数为0-5次；进一步地，为0-2次。

优选地，排气压力为1-20MPa；进一步地，为1-5MPa。

优选地，所述铺料装置包括一级料仓、二级料仓，一级料仓和二级料仓通过管道连接。进一步地，一级料仓设置粉料搅拌器，粉料搅拌器由伺服马达驱动；粉料搅拌器转速为10-60转/min；二级料仓设有铺料盒，由铺料盒进行铺料。

优选地，二级料仓铺料次数设为1-5次，进一步地，为1-2次。铺料速度设定3-20cm/s，进一步地，铺料速度设为3-10cm/s。前进和后退的位置由光感限位控制。

优选地，所述铺料方法为称重法或等体法。

本方法还可用于制备一种带有密封结构的模压石墨板，这需要在热压系统增设注塑装置。模压石墨板压制成形后，在模具闭合状态下，压制注塑装置对模压石墨板的密封区域进行模具抽芯形成密封槽道，然后注塑装置通过注胶嘴将粘流态密封高分子材料注入模压石墨板的密封槽道，脱模得到带有密封结构的模压石墨板。