燃料电池极板的设备制作方法与设计方案
燃料电池制作工艺流程
燃料电池制作工艺流程
燃料电池的制作工艺流程一般包括以下几个步骤：
1. 准备阳极：将阳极材料（常用的是铂催化剂）涂敷在导电基材上，并加热进行焊接。
2. 准备阴极：将阴极材料（常用的是氧化镍催化剂）涂敷在导电基材上，并加热进行焊接。
3. 制备质子交换膜（PEM）：将PEM材料切割成合适的尺寸，并进行激活处理以增加其质子导电性能。
4. 组装电池单元：将阳极、阴极和质子交换膜按照顺序叠放在一起，形成电池单元。
5. 制备电极板：将导电基材固定在电极板上，使得阳极和阴极与电子集流体相接触。
6. 组装燃料电池堆：将多个电池单元叠放在一起，并安装好电极板。
7. 与氢气供应系统连接：将燃料电池堆与氢气供应系统连接起来，使得氢气能够进入阳极。
8. 与氧气供应系统连接：将燃料电池堆与氧气供应系统连接起来，使得氧气能够进入阴极。
9. 安装冷却系统：为了控制燃料电池的温度，需要安装冷却系统来散热。
10. 进行性能测试和调整：进行燃料电池的性能测试，并对电流、电压等进行调整和优化。
以上是燃料电池制作的一般工艺流程，具体的工艺流程会因不同类型的燃料电池（如质子交换膜燃料电池、固体氧化物燃料电池等）而有所不同，还会受到具体工艺的变化而有所调整。
燃料电池双极板
复合材料
要点一
总结词
复合材料结合了多种材料的优点，具有较高的机械强度、 耐腐蚀性和抗氧化性。
要点二
详细描述
复合材料由两种或多种材料组成，可以结合各种材料的优 点，弥补单一材料的不足。在燃料电池双极板制造中，常 用的复合材料包括碳纤维增强复合材料、玻璃纤维增强复 合材料等。这些复合材料具有较高的机械强度、耐腐蚀性 和抗氧化性，能够承受燃料电池运行过程中的压力和温度 变化，同时保持稳定的性能。
02
燃料电池双极板材料
金属材料
总结词
金属材料具有较高的导电性和导热性，但易腐蚀，需要采取防腐蚀措施。
详细描述
金属材料如不锈钢、钛等在燃料电池双极板制造中应用广泛。它们具有良好的导电性和导热性，能够满足双极板 对电和热传导的要求。然而，金属材料容易受到腐蚀，特别是在燃料电池的酸性或碱性环境中，因此需要采取表 面涂层、合金化等防腐蚀措施来提高其耐久性。
其他领域
船舶
燃料电池双极板可用于船舶动力系统，提供清洁、高效的能 源，促进船舶行业的绿色发展。
航空航天
在航空航天领域，燃料电池双极板具有轻量化和高效能的特 点，为航天器和无人机提供动力支持。
05
燃料电池双极板的发展趋势与挑 战
技术材料如碳纤维复合材料、金属基复合材料等在双极板制造
精度与性能
新型制造工艺具有更高的制造精度和更优异的性能，尤其在复杂形 状和微孔结构的制造方面具有明显优势。
环境影响
传统制造工艺通常需要大量的材料和能源，而新型制造工艺可实现材 料的有效利用和节能减排。
04
燃料电池双极板的应用
交通工具领域
燃料电池汽车
燃料电池双极板作为核心组件， 为燃料电池汽车提供电力，具有 零排放、高效率和长续航里程等 优点。
燃料电池的双极板和燃料电池的制作方法
本公开提供了一种燃料电池的双极板和燃料电池，涉及燃料电池领域，该双极板包括第一极板和第二极板，第一极板和第二极板中的一个为阴极板，另一个为阳极板，第一极板和第二极板之间形成有长度不同的多条冷却流道，冷却流道的横截面积与冷却流道的长度正相关。
因此，长度较长的冷却流道横截面积较大，长度较短的冷却流道横截面积较小。
虽然长度较长的冷却流道阻力较大，流速较慢，但横截面积较大，虽然长度较短的冷却流道阻力较小，流速较快，但横截面积也较小，从而可以减小长度不同的冷却流道中冷却液的流量差异，这样双极板上不同区域受到的冷却效果也更接近，双极板上温度分布更均匀，有利于使燃料电池工作更稳定，延长燃料电池的寿命。
权利要求书1.一种燃料电池的双极板，其特征在于，包括相互重叠的第一极板（11）和第二极板（12），所述第一极板（11）和所述第二极板（12）中的一个为阴极板，另一个为阳极板，所述第一极板（11）和所述第二极板（12）之间形成有长度不同的多条冷却流道（101），所述多条冷却流道（101）中，至少部分冷却流道（101）的横截面积与所述冷却流道（101）的长度正相关。
2.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述第一极板（11）上具有第一流道槽（11a），所述第二极板（12）上具有第二流道槽（12a），所述第一流道槽（11a）和所述第二流道槽（12a）围成所述冷却流道（101）。
3.根据权利要求2所述的双极板，其特征在于，所述第一流道槽（11a）的横截面和所述第二流道槽（12a）的横截面均为梯形，且在同一所述冷却流道（101）中，所述第一流道槽（11a）的横截面和所述第二流道槽（12a）的横截面全等。
4.根据权利要求3所述的双极板，其特征在于，所述第一极板（11）上的各个所述第一流道槽（11a）的深度均相等，所述第二极板（12）上的各个所述第二流道槽（12a）的深度均相等。
5.根据权利要求1~4任一项所述的双极板，其特征在于，所述多条冷却流道（101）分布于所述双极板上的一矩形区域（B）内，同一所述冷却流道（101）的两端开口位于所述矩形区域（B）的同一侧边。
一种燃料电池膜电极的制备方法及装置与流程
一种燃料电池膜电极的制备方法及装置与流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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氢燃料电池石墨双极板生产及应用(二)
氢燃料电池石墨双极板生产及应用开发方案一、背景随着环保意识的不断提高，氢燃料电池作为一种清洁、高效的能源转换装置，逐渐受到各国的关注。
其中，石墨双极板作为氢燃料电池中的关键组件，具有优良的导电性能和化学稳定性，被视为理想的燃料电池材料。
然而，当前市场上石墨双极板的生产及应用仍存在诸多瓶颈，亟待开发与优化。
二、工作原理氢燃料电池通过氢气和氧气在电极上的反应产生电能。
石墨双极板作为电池的正负极，可有效地导电并防止氢气和氧气的混合。
通过以下步骤进行工作：1.氢气通过电池的负极板，在催化剂的作用下分解为电子和氢离子。
2.电子通过外部电路传输，为设备提供电能。
3.氢离子通过电解质到达正极板，与氧气反应生成水。
4.氧气通过正极板，与电子和氢离子反应，生成水。
此过程无污染物排放，且只产生水，为环保出行提供了可能性。
三、实施计划步骤1.材料选择与制备：选择高导电性、高化学稳定性的石墨材料作为基底，如天然石墨或人造石墨。
确保材料无杂质，以保证双极板的导电性能。
2.双极板制造：采用精密的制造工艺，如微加工或3D打印技术，将石墨材料加工成具有所需形状和尺寸的双极板。
在此过程中，需要确保石墨板的平整度、光洁度和导电性能。
3.表面处理：为了提高双极板的催化活性，需要在其表面涂覆一层催化剂，如铂或钯等贵金属。
同时，为提高双极板的抗腐蚀性，可对其进行表面涂层处理。
4.装配与测试：将制作好的石墨双极板与其他燃料电池组件进行装配，然后进行电池性能测试。
这包括电流、电压、内阻等方面的测试。
5.优化与量产：根据测试结果，对双极板或其他组件进行调整和优化，确保其性能达到最佳。
随后，可实现规模化生产，降低单位成本。
四、适用范围此方案适用于各种使用氢燃料电池的场景，如汽车、火车、船舶、便携式电源设备等。
特别是对于高效率和长寿命要求的设备，石墨双极板具有显著的优势。
此外，由于其环保特性，也可广泛应用于电力、工业和住宅部门。
五、创新要点1.使用石墨材料：与传统的金属双极板相比，石墨双极板具有更高的导电性和化学稳定性，使其成为氢燃料电池的理想材料。
燃料电池双极板流场结构和燃料电池的制作方法
燃料电池双极板流场结构和燃料电池的制作方法【原创实用版4篇】篇1 目录1.燃料电池双极板的作用和结构2.燃料电池的制作方法3.燃料电池的优点和应用篇1正文燃料电池双极板是燃料电池中的重要组成部分，其作用主要在于分隔燃料和氧化剂、收集和传导电流，同时还能支撑电池和冷却。
双极板的结构特点是由进出气口、集流板和隔板等组成，其材料主要为石墨或复合材料。
燃料电池的制作方法主要包括以下几个步骤：首先是将双极板和膜电极串联叠合组装，形成电堆；然后是将多个燃料电池单元以串联的方式层叠组合，构成完整的燃料电池；最后是将氢气和氧气在燃料电池电堆内进行化学反应，将化学能转化为电能。
燃料电池具有零排放、高效率和低噪音等优点，其应用领域广泛，包括交通运输、电力供应和航天航空等。
篇2 目录1.燃料电池双极板的作用和结构2.燃料电池的制作方法3.燃料电池的优点和应用领域篇2正文一、燃料电池双极板的作用和结构燃料电池双极板是燃料电池的核心部件之一，其主要作用是分隔燃料和氧化剂，防止气体透过，收集和传导电流。
双极板上的流场结构对于保证燃料电池中膜电极及电堆相关耐久性和输出性能至关重要。
二、燃料电池的制作方法燃料电池的制作方法主要包括以下几个步骤：1.准备工作：包括清洗、切割和组装双极板等。
2.涂层处理：在双极板上涂覆一层导电材料，以提高导电性能。
3.焊接和组装：将双极板与膜电极进行焊接和组装，形成燃料电池单元。
4.测试和调试：对燃料电池进行测试和调试，确保其性能符合要求。
三、燃料电池的优点和应用领域燃料电池具有零排放、高效率、低噪音等优点，广泛应用于交通、能源、通讯等领域。
篇3 目录1.燃料电池双极板的作用和结构2.燃料电池的制作方法3.燃料电池的优点和应用领域篇3正文一、燃料电池双极板的作用和结构燃料电池双极板是燃料电池的核心部件之一，其主要作用是分隔燃料和氧化剂，防止气体透过，同时收集和传导电流。
双极板上的流场结构对于保证燃料电池的性能至关重要，它可以将气体均匀分配到电极的反应层进行电极反应，同时还能及时带走多余的热量，保证电堆工作温度在合理范围内。
燃料电池双极板流场结构和燃料电池的制作方法
燃料电池双极板流场结构和燃料电池的制作方法随着能源的日益紧缺和环境污染的加剧，新能源技术备受关注。
燃料电池作为一种高效、清洁的能源转换技术，逐渐成为新能源领域中备受期待的技术之一。
在燃料电池中，双极板流场结构是一个关键组成部分，其影响着燃料电池的性能和效率。
本文将详细探讨燃料电池双极板流场结构和燃料电池的制作方法。
一、燃料电池双极板流场结构1.1 双极板流场的定义和作用双极板流场指的是位于燃料电池中的双极板之间的空间，用于引导燃料和氧气在电化学反应中的传输。
其主要作用是增加燃料电池的反应效率，促进燃料和氧气的接触，并减少压降。
1.2 双极板流场结构的种类根据形状和排列方式的不同，双极板流场结构可以分为直流场、曲折流场、层流场等多种类型。
直流场是最简单的结构，按照直线排列；曲折流场则形成了多条弯曲通道，能增加接触面积；层流场是一种平行排列的结构，利用了高速气流的旋转来增强流体的混合。
1.3 双极板流场结构的优化设计在设计双极板流场结构时，需要考虑燃料电池的工作压力、流量、传质效率等因素。
通过数值模拟和实验研究，可以对双极板流场结构进行优化设计，以提高燃料电池的性能和效率。
2.1 双极板流场结构的制作方法制作双极板流场的常用方法是加工或压制，可以使用金属、塑料等材料。
首先，根据燃料电池的设计要求，使用CAD软件进行三维设计或制作模具。
然后，根据设计图纸，使用机械加工工艺将材料加工成所需的形状和尺寸。
最后，通过焊接、粘接等方式将双极板流场与其他组件连接，并进行密封处理。
2.2 双极板流场的材料选择双极板流场的材料选择应考虑电导性、耐腐蚀性和成本等因素。
目前常用的材料包括金属材料（如不锈钢、钛合金）、高温聚合物材料（如PEEK、PTFE）等。
不同材料具有不同的特点，需要根据实际需求进行选择。
2.3 双极板流场结构的制作工艺双极板流场的制作工艺包括模具制作、材料加工、组装等过程。
在模具制作过程中，需要精确控制模具的尺寸和表面光洁度。
一种燃料电池膜电极的制造方法与流程
一种燃料电池膜电极的制造方法与流程燃料电池是新能源领域中的重要研究方向之一，其优点包括高能量密度、低排放、无噪音等，因而备受关注。
在燃料电池中，膜电极是其中很重要的一环，因而膜的制造方法和流程对燃料电池的性能和寿命有着不可忽视的影响。
本文将介绍一种燃料电池膜电极的制造方法与流程。
1. 基底制备：首先制备基底，并在基底上涂覆导电剂。
常用的基底材料有碳纤维纸、纳米银涂层玻璃、金属箔等，而导电剂则是用于加速电子传递的材料，如银浆、碳黑等。
基底通常需要经过烘干处理并使用压力机将导电剂均匀涂覆在基底上。
2. 准备电解液：接着，需要准备优质的电解液，其必须满足一系列的特性要求，如酸性、导电性等。
对于不同类型的电池，电解液的配方也不同，需根据实际需要调配。
通常可选择聚合物电解质膜、质子交换膜等不同的电解液。
3. 热压与复合：将制备好的基底和电解液配合起来，进行热压和复合。
在这一步中，需要将基底和电解液组合在一起，通过几十千帕的压力和高温烘干，将其稳定固定在一起，同时保证导电剂均匀分布在基底中。
此时，得到的就是一张充满导电剂、电解质的膜电极。
4. 接触涂层：膜电极制备完成后，需要进行接触涂层。
接触涂层通常是由Pt、Ru等贵金属或其合金制成的，其中Pt最常见。
接触涂层的作用是增加电极与电化学反应物之间的接触面，以增加反应效率。
5. 二次热压：接触涂层后，需要对整个膜电极进行二次热压。
此时通常采用180 ~ 200℃、5 ~ 10MPa的压力和温度条件，将膜电极中的接触涂层与其它应用于场效应椭圆仪和燃料电池等产品上，最小偏光多介质膜的层之间以及基底等层彼此粘结，形成一个完整的膜电极。
经过上述的五个步骤，一张燃料电池膜电极成功制造完成。
需要提醒的是，这只是其中的一种制造方法，不同制造方法的具体步骤和流程还可能各不相同。
此外，膜电极中的每一个细节环节都需要精心制备，才能保证电极的品质和性能。
制作简单的燃料电池
制作简单的燃料电池燃料电池是一种将化学能转换为电能的装置。
它利用燃料和氧气的化学反应产生电能，同时还能产生水和热能。
燃料电池具有高能量转换效率、零污染排放和长时间运行等优点，被广泛应用于汽车、航空和能源系统等领域。
制作一个简单的燃料电池需要以下材料和设备：1.铝箔和聚丙烯薄膜：用于制作阳极和阴极。
2.氢氧化钠（NaOH）溶液：作为电解质。
3.铂电极：用于催化电解质中的氧气。
4.电线和插头：用于连接电极和外部电源。
5.数字多用电表：用于测试电流和电压。
步骤如下：1.切割铝箔和聚丙烯薄膜为适当的尺寸，制作阳极和阴极。
阳极应稍大于阴极。
2.在阳极和阴极之间放置一块聚丙烯薄膜，以隔离阳极和阴极。
确保两个电极不会直接接触。
3.将阳极和阴极连接到数字多用电表上，以便测量电流和电压。
4.准备一定浓度的NaOH溶液。
使用合适的容器包含溶液，以便后续的反应。
5.将阳极和阴极插入NaOH溶液中。
确保两个电极没有直接接触，且与溶液充分接触。
6.将铂电极插入NaOH溶液中，用于催化氧气的还原反应。
7.将电线和插头分别与阳极和阴极连接，提供外部电源。
8.开始记录电流和电压的变化。
可以使用不同的燃料和外部电压来测试电池性能。
需要注意的是，燃料电池涉及到氢气和氧气的使用，因此必须采取安全措施。
确保操作环境通风良好，避免火源和爆炸等安全风险。
此外，需要在合适的条件下操作，如温度、湿度等。
虽然制作简单的燃料电池并不困难，但实际上，燃料电池的制造和应用需要更为复杂的技术和设备。
在实际的应用中，燃料电池通常由更多复杂的组件组成，如阳极、阴极、电解质、气体循环系统等。
另外，燃料电池的负载和控制系统也需要进行更精确的设计和调节，以保证稳定的工作和高效的能量转换。
总之，燃料电池是一种非常有前景的能源转换技术，通过将化学能转化为电能，可以提供清洁、高效的能源供应。
虽然制作简单的燃料电池相对简单，但在实际应用中需要更复杂的设计和工程实施。
氢燃料电池石墨双极板生产及应用(一)
氢燃料电池石墨双极板生产及应用开发方案一、实施背景随着全球对可再生能源和环保的关注度不断提高，氢燃料电池作为一种清洁、高效的能源转换装置受到了广泛关注。
其中，石墨双极板作为氢燃料电池中的重要组成部分，具有较高的导电性能、耐腐蚀性和热稳定性，成为了当下研究的热点。
近年来，我国政府也出台了一系列政策，鼓励发展新能源产业，特别是氢燃料电池领域的研发和应用。
因此，本方案旨在通过改革产业结构，推动氢燃料电池石墨双极板的研发和生产，为我国新能源产业的发展做出贡献。
二、工作原理氢燃料电池是一种将氢气和氧气通过电化学反应转化为电能和水的装置。
其中，石墨双极板作为电池的重要组成部分，主要起到收集电流、引导气体流路和散热的作用。
具体来说，当氢气和氧气分别通过电池的阳极和阴极时，在催化剂的作用下，氢气中的电子被释放出来，通过导线传输到阳极，与氧气结合生成水。
同时，电子的缺失使得阳极表面形成负电位，吸引带正电的氢离子向阳极移动。
这一过程不断循环进行，产生电能的同时，也生成了水。
三、实施计划步骤1.资源整合：首先需要整合相关资源，包括资金、技术、人才等。
通过与高校、研究机构合作，引进先进技术，培养专业人才。
2.实验室研究：在资源整合的基础上，开展实验室研究，探索石墨双极板的最佳制备方法和性能优化。
3.中试阶段：将实验室研究成果应用于中试生产，进一步优化生产工艺，提高产品质量。
4.产业化推广：经过中试阶段的验证后，开始进行产业化推广，与相关企业合作，将技术转化为生产力。
5.市场开拓：针对不同应用领域和市场，制定相应的营销策略，开拓市场份额。
四、适用范围本方案适用于氢燃料电池的生产和应用领域，主要涉及以下几个方面：1.新能源公交车：利用氢燃料电池作为动力源，为公交车提供清洁、可再生的能源。
2.储能系统：将氢燃料电池与可再生能源（如太阳能、风能）相结合，构建储能系统，实现能源的储存和释放。
3.航空航天领域：在航空航天领域，氢燃料电池可以作为辅助动力源，提供清洁、高效的能源。
干货燃料电池双极板材料及制备
干货燃料电池双极板材料及制备摘要质子交换膜燃料电池的发展显示出了它成为清洁、高效和可靠电源的潜力。
双极板作为PEM⁃FC的关键部件之一，具有提供电气连接、输送反应气体、消散反应热、去除副产物的作用，但也是制约PEMFC 成本的主要因素之一。
根据双极板材料的不同可以分为金属双极板、石墨双极板和复合材料双极板，本文综述了双极板材料及其制备工艺。
其中，金属双极板因其优异的机械和物理性能，与无孔石墨及复合材料相比具有较强的成本优势，在乘用车应用中备受关注，但其制造工艺和耐腐蚀性是金属双极板的主要关注点。
未来，开发出优良的耐蚀性和导电性涂层或新型的双极板金属材料将极大地促进PEMFC在乘用车领域的应用。
为了缓解由化石燃料燃烧导致的环境污染和温室效应的问题，急需新型清洁能源的开发。
其中，氢能被认为是最适合的能源来源，而以氢能作为能源的质子交换膜燃料电池由于其效率高、零排放以及工作温度低的优势成为最有潜力的能量装换装置。
但由于PEMFC耐久性及成本方面的制约，还未能实现大规模商业化应用，其中双极板是PEMFC中的关键部件之一。
一般情况下，双极板占电堆总质量的80%以上，占总成本约30%，而电堆体积基本是由双极板占据。
归纳了双极板在燃料电池结构上具有的6个基本功能：（1）、分离各个电池；（2）、输送反应气体；（3）、提供电气连接；（4）、去除水副产物；（5）、消散反应热；（6）、承受夹紧力。
为适应以上功能，美国能源部给出的2020 年和2025年双极板的特性指标如表1所示。
目前，从燃料电池技术团队路线图报告来看，双极板的成本为5.4美元/kW，远远高于美国能源部2025年的目标(2.0美元/kW)，因此，双极板材料价格必须更低廉，并且具有高的电导率和导热性，低的接触电阻和良好的耐腐蚀性。
双极板根据材料的不同可以分为金属双极板、石墨双极板和复合材料双极板，表2列出了不同材料双极板的优势与劣势，石墨双极板是目前国内PEMFC最常用的双极板材料，但由于金属双极板在大规模批量生产的时候，其生产成本会极大程度降低，且大功率电堆体积相对石墨板电堆小得多，所以受到越来越多的关注。
长寿命低成本质子交换膜燃料电池极板专用基材批量化制造技术
长寿命低成本质子交换膜燃料电池极板专用基材批量化制造技术全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：一、质子交换膜燃料电池极板的作用和材料选择质子交换膜燃料电池的主要构件包括阳极、阴极和质子交换膜。
极板位于阳极和阴极之间，起到电流传输和气体分布的作用。
极板的性能直接影响整个燃料电池的工作效率和寿命。
极板材料的选择需具备一定的导电性、耐腐蚀性和热稳定性。
常用的极板材料包括碳纤维增强树脂复合材料、不锈钢、钛合金等。
碳纤维增强树脂复合材料具有重量轻、强度高、抗腐蚀性好等优点，逐渐成为质子交换膜燃料电池极板的主要材料选择。
二、现有的质子交换膜燃料电池极板制造技术存在的问题1. 成本高：目前，碳纤维增强树脂复合材料的生产成本较高，导致整个燃料电池的成本居高不下。
2. 制造精度低：由于碳纤维增强树脂复合材料的特殊性质，其制造过程需要较高的技术要求和设备投入，导致制造精度低，影响了极板的性能。
3. 生产效率低：目前的生产工艺往往是手工操作，生产效率低下，无法满足大规模生产的需求。
三、长寿命低成本极板专用基材批量制造技术的创新为了解决上述问题，研究人员提出了长寿命低成本质子交换膜燃料电池极板专用基材批量化制造技术。
该技术包括以下几点创新：1. 新型材料选择：引入新型材料替代传统碳纤维增强树脂复合材料，以降低成本。
采用新型碳纤维增强聚合物复合材料，具备良好的导电性和热稳定性，同时具有较低的成本。
2. 自动化生产线：引入先进的自动化生产设备，实现极板的批量生产。
通过自动化生产线，可以提高生产效率，降低生产成本。
3. 精密加工技术：引入先进的数控加工技术，实现对极板的精密加工。
通过精密加工技术，可以提高极板的制造精度，保证其性能稳定。
四、技术应用和市场前景长寿命低成本质子交换膜燃料电池极板专用基材批量化制造技术的推广应用将会在质子交换膜燃料电池领域带来显著的效益。
一方面，新型材料的引入和自动化生产线的应用将大幅降低整个燃料电池的生产成本，有望推动质子交换膜燃料电池技术的普及和应用。
燃料电池用双极板及其制备方法[发明专利]
![燃料电池用双极板及其制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/3234743b240c844768eaee3f.png)
专利名称：燃料电池用双极板及其制备方法
专利类型：发明专利
发明人：管俊生,顾荣鑫,张超,王文智,戴俊,陈学东,董文杰申请号：CN201811642564.X
申请日：20181229
公开号：CN109732943A
公开日：
20190510
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种燃料电池用双极板的制备方法，包括以下步骤：S1：将多层碳纤维编织层与树脂粉末混合，使树脂均匀填补于碳纤维之间的孔隙中；S2：将混合树脂的碳纤维编织层放入模具中进行固化，得到碳纤维预制板；S3：将碳纤维预制板进行抛光，成型加工空气流道、冷却流道和氢气流道，得到所述双极板。
本发明还公开了由所述方法得到的燃料电池用双极板。
本发明的制备方法所得的双极板，极大程度保留了碳纤维本身的优异物理特性，又满足双极板不漏气的要求。
申请人：苏州弗尔赛能源科技股份有限公司
地址：215000 江苏省苏州市昆山市玉山镇山淞路66号
国籍：CN
代理机构：苏州睿昊知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：王雅群
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图片简介:本技术介绍了一种燃料电池极板的制备方法，该制备方法包括如下步骤：(1)将热固性树脂和石墨粉按重量比1:1混合，搅拌均匀，得到混合涂料；(2)将步骤(1)的混合涂料涂布至碳纤维片材上，得到涂布碳纤维片材；所述碳纤维片材的厚度为0.10mm～0.30mm，所述混合浆料的涂布量为5～20g/m2；(3)将步骤(2)的涂布碳纤维片材置于125～150℃真空，预固化30min后进行模压，得到一面具有蛇形气体流场面、一面具有平板面的极板；(4)将步骤(3)的极板进行裁切，得到燃料电池极板。
本技术通过在碳纤维片材上采用湿法涂布混合涂料、且一次性模压成型，实现了燃料电池极板的连续化生产，同时减轻了极板的重量，提高了生产效率。
技术要求1.一种燃料电池极板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将热固性树脂和石墨粉按重量比1:1混合，搅拌均匀，得到混合涂料；(2)将步骤(1)的混合涂料涂布至碳纤维片材上，得到涂布碳纤维片材；所述碳纤维片材的厚度为0.10mm～0.30mm，所述混合浆料的涂布量为5g/m2～20g/m2；(3)将步骤(2)的涂布碳纤维片材置于100℃真空，预固化30min后进行模压，得到一面具有蛇形气体流场面、一面具有平板面的极板；(4)将步骤(3)的极板进行裁切，得到燃料电池极板。
2.根据权利要求1所述的燃料电池极板的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述热固性树脂为酚醛树脂、环氧树脂、丙烯酸类树脂或聚醋树脂中的一种或至少两种的混合物。
3.根据权利要求1所述的燃料电池极板的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述石墨粉的含碳量大于99％，所述石墨粉的膨胀倍数为100～300。
4.根据权利要求1所述的燃料电池极板的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述碳纤维片材为碳纤维毛毡、或碳纤维编织布、或碳纤维预浸布。
5.根据权利要求1所述的燃料电池极板的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述气体流场包括阴极极板流场和阳极极板流场。
6.根据权利要求5所述的燃料电池极板的制备方法，其特征在于，所述阴极极板流场的流道的宽度为0.3mm～0.8mm；所述阳极极板流场的流道的宽度为0.3mm～0.8mm。
7.根据权利要求6所述的燃料电池极板的制备方法，其特征在于，所述流道包括气道、水道、密封槽和定位孔。
8.根据权利要求1所述的燃料电池极板的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述极板的厚度为0.3mm～0.5mm。
9.根据权利要求1所述的燃料电池极板的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述燃料电池极板的弯曲强度为35MPa～40MPa，拉伸强度为25MPa～26MPa，抗压强度为1.5GPa～1.6GPa。
技术说明书一种燃料电池极板的制备方法技术领域本申请属于燃料电池技术领域，特别是涉及一种燃料电池极板的制备方法。
背景技术质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种高效、环境友好的发电装置，它直接将燃料(氢气)和空气中的氧气反应，把化学能转换成电能，在基站电源、中小型电站、电动车、备用电源、便携电源等方面，具有广阔的应用前景。
双极板是燃料电池部件中最重要的构件，主要起支撑和分配气体的作用。
目前，市场上的燃料电池大多采用金属双极板或石墨双极板组装电堆，其制造成本较高，膜电极的利用率低，同时重量占电堆重量一半以上，体积占燃料电池体积的30～70％左右，使得燃料电池重量与体积偏大，限制燃料电池应用范围与领域。
燃料电池轻量化是当前急需解决的问题，不同研究学者给出不同的方案。
易培云在其上海交通大学博士学位论文“无极板式质子交换膜燃料电池结构设计与制造工艺研究”中提供了一种无极板式PEMFC，由两侧分别涂覆有催化剂的膜电极“三合一”组件与金属气体扩散层经过热压而成，反应气体通过金属气体扩散微孔扩散到达电极表面发生电化学反应。
但是该方法流场特征复杂，加工成本高，且未考虑电堆冷却、装配等多种问题，仅停留在理论研究阶段，无法推广应用。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术内容基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种燃料电池极板的制备方法，解决现有的燃料电池轻量化的技术问题，可大幅度减轻燃料电池极板重量、减小燃料电池体积，同时可以连续化生产，降低生产成本、提高生产效率。
本技术实施例提供一种燃料电池极板的制备方法，包括如下步骤：(1)将热固性树脂和石墨粉按重量比1:1混合，搅拌均匀，得到混合涂料；(2)将步骤(1)的混合涂料涂布至碳纤维片材上，得到涂布碳纤维片材；所述碳纤维片材的厚度为0.10mm～0.30mm，所述混合浆料的涂布量为5g/m2～20g/m2；(3)将步骤(2)的涂布碳纤维片材置于125℃～150℃真空，预固化30min后进行模压，得到一面具有蛇形气体流场面、一面具有平板面的极板；(4)将步骤(3)的极板进行裁切，得到燃料电池极板。
步骤(1)中，所述热固性树脂为酚醛树脂、环氧树脂、丙烯酸类树脂或聚醋树脂中的一种或至少两种的混合物。
所述石墨粉的含碳量大于99％，所述石墨粉的膨胀倍数为100～300。
步骤(2)中，所述碳纤维片材为碳纤维毛毡、碳纤维编织布、或碳纤维预浸布。
步骤(3)中，所述气体流场包括阴极极板流场和阳极极板流场。
进一步地，所述阴极极板流场的流道的宽度为0.3mm～0.8mm；所述阳极极板流场的流道的宽度为0.3mm～0.8mm。
所述流道包括气道、水道、密封槽和定位孔。
所述极板的厚度为0.3mm～0.5mm。
步骤(4)中，所述燃料电池极板的弯曲强度为35MPa～40MPa，拉伸强度为25MPa～26MPa，抗压强度为1.5GPa～1.6GPa。
本技术通过在碳纤维片材上采用湿法涂布混合涂料，充分保证了混合涂料与碳纤维片材的接触面积，保证了燃料电池极板的稳定性。
一次性模压成型，实现了燃料电池极板的连续化生产，同时大幅度减轻了极板的重量，减小了燃料电池的体积，降低了生产成本，提高了生产效率。
本技术的制备方法简单，易于批量化或大规模生产。
附图说明通过附图中所示的本技术的优选实施例的更具体说明，本技术的上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。
在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本技术的主旨。
图1是本技术一实施例的燃料电池极板的制备方法的流程示意图。
具体实施方式为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。
附图中给出了本技术的首选实施例。
但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。
相反地，提供这些实施例的目的是使对本技术的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。
本文所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。
需要说明，若本申请实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示，本技术实施例提供一种燃料电池极板的制备方法，包括如下步骤：(1)将热固性树脂和石墨粉按重量比1:1混合，搅拌均匀，得到混合涂料；(2)将步骤(1)的混合涂料涂布至碳纤维片材上，得到涂布碳纤维片材；所述碳纤维片材的厚度为0.10mm～0.30mm，所述混合浆料的涂布量为5g/m2～20g/m2；(3)将步骤(2)的涂布碳纤维片材置于125～150℃真空，预固化30min后进行模压，得到一面具有蛇形气体流场面、一面具有平板面的极板；(4)将步骤(3)的极板进行裁切，得到燃料电池极板。
步骤(1)中，所述热固性树脂为酚醛树脂、环氧树脂、丙烯酸类树脂或聚醋树脂中的一种或至少两种的混合物。
所述石墨粉的含碳量大于99％，所述石墨粉的膨胀倍数为100～300。
步骤(2)中，所述碳纤维片材为由碳纤维毛毡、或碳纤维编织布、或碳纤维预浸布。
如果碳纤维片材的厚度小于0.10mm或者混合浆料的涂布量低于5g/m2，则很难保证极板的刚性、电堆的比体积密度和比重量密度；如果碳纤维片材的厚度大于0.30mm或者混合浆料的涂布量大于20g/m2，极板则容易欠缺柔性，不利于电极制作，从而保证燃料电池极板的良好性能，使其具有较好的弯曲、拉伸以及抗压强度。
步骤(3)中，所述气体流场包括阴极极板流场和阳极极板流场。
进一步地，所述阴极极板流场的流道的宽度为0.3mm～0.8mm；所述阳极极板流场的流道的宽度为0.3mm～0.8mm，这样可以保证长期操作条件下电极结构的稳定性。
所述流道包括气道、水道、密封槽和定位孔。
所述极板的厚度为0.3mm～0.5mm，可以保证极板具有适当的刚性与柔性、利于电极的制作，从而保证燃料电池极板的良好性能，使其具有较好的弯曲、拉伸以及抗压强度，也能够保证电堆的比体积密度和比重量密度。
步骤(4)中所述燃料电池极板的弯曲强度为35MPa～40MPa，拉伸强度为25MPa～26MPa，抗压强度为1.5GPa～1.6GPa。
本技术以热固性树脂和石墨粉按重量比1:1混合制备混合涂料，以该混合涂料涂布碳纤维片材制备燃料电池极板，并控制混合浆料的涂布量为5g/m2～20g/m2，涂布碳纤维片材的真空预固化温度为125～150℃，不加入增强剂即可达到传统双极板的机械强度，能够在电堆内部起到支撑作用，在确保轻质的同时，保证极板的硬度，无需双极板或阳板支撑，有利于减轻电堆的重量与体积。
并且，控制碳纤维片材的厚度为0.10mm～0.30mm，可以有效提高电堆的比体积密度和比重量密度，又具有适当的刚性与柔性、利于电极的制作，在组装成电池单元等情况下能承受施加的结合压力而不变形，满足长期操作条件下电极结构的稳定性。
实施例1一种燃料电池极板的制备方法，包括如下步骤：(1)将热固性树脂和石墨粉按重量比1:1混合，搅拌均匀，得到混合涂料；(2)将步骤(1)的混合涂料涂布至碳纤维片材上，得到涂布碳纤维片材；所述碳纤维片材的厚度为0.10mm，所述混合浆料的涂布量为5g/m2；(3)将步骤(2)的涂布碳纤维片材置于150℃真空，预固化30min后进行模压，得到一面具有蛇形气体流场面、一面具有平板面的极板；(4)将步骤(3)的极板进行裁切，得到燃料电池极板。
步骤(1)中，所述热固性树脂为酚醛树脂。