[发明专利]复合双极板及其制备方法

说明书

本申请涉及氢能源燃料电池技术领域，尤其涉及一种复合双极板及其制备方法。复合双极板的原料包括如下组分：D50粒径为1～300μm的膨胀石墨1～95份；D50粒径为1～500μm的鳞片石墨0.1～50份；膨胀倍率为50～2000mL/g的石墨蠕虫1～95份；液体树脂1～50份；增韧剂0.1～20份；导电填料0.1～20份。该复合双极板的流道成型性、精密度，以及机械性能和导电性的综合效果最佳，在固态电解质水电解池中具有很好的应用前景。

技术领域

本申请属于氢能源燃料电池技术领域，尤其涉及一种复合双极板及其制备方法。

背景技术

固体电解质电解水(solid electrolyte membrane water electrolysis)技术制备的氢气纯度高，其电解效率高、电解池结构紧凑，被认为是具有潜力的一种高纯氢气制备技术。电解槽主要由双极板、气体扩散层以及膜电极组成。双极板是固体电解质电解水的关键部件之一，占电解槽成本40％以上，发挥着阴阳极反应物隔绝与分配、集流、导热、密封、支撑膜电极等多项功能。因此，双极板材料需具有导电导热性好、耐腐蚀、高力学性能、低气体渗透率等特点，反应气体的传输和排出依靠双极板上的流道，因此双极板需要有良好的流道成型性能，其精密度要求高，以确保较小的流体阻力和良好的水气传输性能。

常用的双极板主要包括碳板、金属双极板。由于电解阳极电压高，碳基材料直接接触水会导致碳腐蚀，因此碳基材料不适合在阳极直接与水接触。而在电解水阴极，大量氢气的生成容易造成金属材料“氢脆”的问题；而在电解过程中，大量的微气泡会附在极板金属表面，造成电解传质阻力增加。

石墨双极板具有良好的导电性、抗氢脆以及优秀的耐酸腐蚀性，但是抗弯强度和气密性较差，通常需要较厚的板材以满足实用需要。此外，双极板表面的精细流道结构加工难度较高，成为限制石墨双极板广泛应用的重要因素。石墨/树脂复合双极板以石墨增强树脂的聚合材料作为基体，价格较金属材料低，具有制备工艺简便、质量轻、抗腐蚀性能好等基本特点，但是复合双极板的性能受石墨含量和制备工艺等的影响，在导电性、抗弯强度、工艺性能等呈现出较大的差异，还是具有流道精度不高的缺陷。

发明内容

本申请的目的在于提供一种复合双极板及其制备方法，旨在解决如何提高双极板流道精度的技术问题。

为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：

第一方面，本申请提供一种复合双极板，复合双极板的原料包括如下重量组分：

D50粒径为1～300μm的膨胀石墨 1～95份；

D50粒径为1～500μm的鳞片石墨 0.1～50份；

膨胀倍率为50～2000mL/g的石墨蠕虫 1～95份；

液体树脂 1～50份；

增韧剂 0.1～20份；

导电填料 0.1～20份。

本申请提供的复合双极板含有一定重量份的膨胀石墨、鳞片石墨、石墨蠕虫、树脂、导电填料和增韧剂；其中，通过树脂和导电填料的配比，不仅使复合双极板具有很好的机械性能，同时还具有很好的导电性，而增韧剂可以提高复合双极板的韧性，更重要是的通过综合膨胀石墨、鳞片石墨和石墨蠕虫三种石墨的优点，使该复合双极板具有很好的流道精度；因此，本申请通过在上述组分的协同作用，使该复合双极板的流道成型性、精密度，以及机械性能和导电性的综合效果最佳，在固态电解质水电解池中具有很好的应用前景。

第二方面，本申请提供一种复合双极板的制备方法，包括如下步骤：

提供本申请所述的复合双极板的原料；

将所述增韧剂和所述液体环氧树脂溶于溶剂中，得到混合溶液；