以纳米聚吡咯修饰复合石墨板的研究

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1、侨舄⑨天睾大薯中国近代第一所大学硕士学位论文一■R_●■■品爿■：111r11■I[1l暇学科专业：化学工程作者姓名：王文增指导教师：王宇新教授王!P孝副莉梧～，：1一鸲2005年1月摘要燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能不经燃烧直接转化为电能的发电装置。由于它具有能量转化率高、低排放和功率密度高等优点而被认为是未来的理想电源。双极板是燃料电池的重要组成部分，它为电池分配燃料与氧化剂并串联相邻电池。双极板分金属型和石墨型两种。其中石墨型双极板由于具有耐腐蚀，质量轻等优点而成为今后的发展方向。但存在于复合石墨板一气体扩散层间的接触电阻阻碍

2、了复合石墨板性能的进一步提高。寻找有效降低复合石墨板一气体扩散层间接触电阻的工艺已成为燃料电池中石墨型双极板产业化中的重要课题。本论文针对这一问题进行了一些探索和尝试。论文从增大复合石墨板与气体扩散层的接触面积入手，采用聚吡咯这种高导电材料对复合石墨板表面进行了修饰。本文首先比较了三种不同形态聚吡咯对接触电阻的影响，考察了聚吡咯不同的生长条件如聚合时间、聚合温度、掺杂离子浓度、聚合电位和吡咯单体浓度对复合石墨板一气体扩散层接触电阻的影响。本文还比较了不同压力下聚吡咯纳米线对接触电阻的影响。使用扫描电子显微镜等实验手段对所制复合板的表面形貌进行了观

3、察，结合聚吡咯纳米线的高导电率的性质，基本确定了聚吡咯纳米线对接触电阻的作用机理。实验发现聚吡咯纳米线可以有效地降低复合石墨板一气体扩散层间的接触电阻，实验摸索出了降低接触电阻的最佳条件。本文提出的聚吡咯纳米线修饰复合石墨板以降低复合石墨板一气体扩散层接触电阻的技术成本低廉，适于工业化，这对燃料电池提高效率和走向实用化很有意义。关键词：接触电阻；复合石墨板；气体扩散层；聚吡咯纳米线；双极板；燃料电池AbstractFuelcell$e)is强electricaldevicewhichcandirectlyconvertchemicalenergy

4、intoelectricalenergy．Itisrecognizedasanewalternativetothepresempowersourcesbecauseofffshighefficiency,lowemissionandlaJ醯powerdensity．BipolarplateisaIlimportantpartinFC，whichdistributesfuelandoxidantforFCandprovideselectronicconnectionbetweensinglecells．Bipolarplatecarlbedivid

5、edintotwokinds：metallicandgraphific．Withtheadvantagesofanticorrosionandtowdensity,Graphitebipolarplatehasbecomeapromisingmaterial。However,thegraphiticbipolar-gasdiffusionlayercontactresistancecancausesignificantohmicovcrpotentialinaFCstack．Therefore，itisimportanttodevelopmeth

6、odswhichcaneffectivelydecreasethecontactresistance．Toincreasethecontactareabetweencompositegraphiteplateandgasdiffusionlayer，weusednano—sizedpolypyrrolefePy)，ahighlyconductivematerial，tocoatbipolarplates，Wefirstcomparedthecontactresistanceofcompositegraphiteplatescoatedwithdi

7、fferentPPy．Theeffectofdifferentpolymerizationconditionsincludingpolymerizationtime，polymerizationtemperature，dopantconcentrationandpyrroleconcentrationonthecontactresistancewasinvestigated．Inaddition，wecomparedresultsofcontactresistanceatdifferentcompressivepressures．SEMwasus

8、edtoobservethemorphologyofnano—sizedPPy_Modificationofcompositegraph