石墨-酚醛树脂复合材料双极板

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1、石墨/酚醛树脂复合材料双极板1陈惠，刘洪波，夏笑虹，杨丽，何月德（湖南大学材料科学与工程学院，长沙，410082）摘要：采用模压热固化二步法，以酚醛树脂为粘结剂、天然鳞片石墨为导电骨料、炭黑为添加剂制备质子交换膜燃料电池用的复合材料双极板。系统地研究了不同种类石墨对石墨/酚醛树脂复合材料电性能和抗弯强度的影响。结果表明，天然鳞片石墨为导电原料时，所制备的石墨/酚醛树脂双极板的性能最好。实验结果还表明：添加导电炭黑能有效地提高石墨/酚醛树脂复合材料的电导率；在复合材料制备中加入4wt%的碳纤维，碳纤维-石墨/酚醛树脂复合材料的抗

2、弯强度提高了29%，碳纤维表面液相氧化处理能有效提高纤维与基体间的结合强度，随着处理时间的延长与处理温度的升高，碳纤维-石墨/酚醛树脂复合材料的电导率和抗弯强度都有很大程度的提高；最终固化温度主要影响酚醛树脂的交联程度，随着最终温度的升高，酚醛树脂的交联程度增加，电导率增大，但抗弯强度有一定程度的减小。关键词：燃料电池；双极板；复合材料；天然石墨；聚合物；电导率；抗弯强度中图分类号：TB331,TB332文献标志码：AGraphite/resincompositebipolarplateCHENHui,LIUHongbo,XI

3、AXiaohong,YANGLi,HEYuede(MaterialsscienceandengineeringcollegeofHunanuniversity,,Changsha410082)Abstract:Thecompositebipolarplateforprotonexchangemembranefuelcell,resinasabinder,naturalgraphiteastheconductiveaggregate,carbonblackasadditive，usedthemoldingandthermoset

4、tingtwo-stepmethod.Theeffectsofgraphitespeciesontheconductivepropertiesandtheflexuralstrengthofthegraphite/resincompositeswereinvestigatedandanalyzedsystematically.Theresultsshowthattherewillbethebestperformancewhenthenaturalflakegraphitewasusedasconductiverawmateri

5、al.Theelectricalconductivityofthegraphite/resincompositescaneffectivelybeimprovedifconductivecarbonblack(CB)isadded.Inthepreparationofgraphite/resincomposites,ifadding4wt%carbonfiber,theflexuralstrengthofthecarbonfiber-graphite/resincompositesbipolarplatesisimproved

6、by29%.Theliquidphaseoxidationprocessingofcarbonfibersurfacecaneffectivelyimprovethebondingstrengthbetweenthefibersandmatrix.Withtheextendingprocessingtimeandelevatingprocessingtemperature,flexuralstrengthandelectricalconductivityofcompositesaregreatlyimproved.Thefin

7、alcuringtemperaturemainlyaffectesthecross-linkingdegreeofresins.Withhigherfinaltemperature,resincrosslinkingdegreegetsincreased,andtheconductivityincreaseswhileflexuralstrengthdecreases.Keywords:fuelcells;bipolarplates;composite;graphite;polymers;electricalconductiv

8、ity;flexuralstrength收到初稿日期：2014-06-10；录用日期：2014-07-18；网络出版时间：2014-08-2716:02网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1801.TB.20140827.160