燃料电池用碳纸的制备和表征

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1、燃料电池用碳纸的制备和表征PREPfMRATIONANDCHARACTEIUZATIONOFCARBONFIBERIAPERFORFUELCELL学科专业：挞糙堂作者姓名：王烟指导教师：王彪答辩日期：2Q至1生兰且东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：如同日期：南I＼年2月≯

2、乒日东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密口，在——年解密后适用本版权书。本学位论文属于

3、不保密彤学位论文作者签名：i均a日期：州／年立月冲日指导教师签名：日期：力，，年≥月加燃料电池用碳纸的制备和表征摘要质子交换膜燃料电池是目前最有发展前景的清洁能源之一。气体扩散层是质子交换膜燃料电池的重要组成部分。碳纸由于其

4、优异的性能和比较成熟的成纸工艺，是气体扩散层应用最广泛的基底材料。目前，碳纸的生产主要由国外公司垄断，国内仍处于实验室研究阶段。因此，系统的研究碳纸的制备工艺，有着十分重要的价值。本文采用传统的抄纸工艺制备了碳纸，系统地研究了打浆、模压成型、碳化、石墨化工艺对碳纸性能和结构的影响。在此基础上，利用碳纳米管对制备的碳纸进行改性，并对其进行性能表征。通过上述研究工作，得到如下结论：1．碳纸前驱体对碳纸有着重要影响。不同长度的碳纤维，有利于碳纸前驱体的均匀性；分散剂的浓度和打浆时间影响着碳纸前驱体的厚度和电阻率。采用0．12％的聚丙烯酰胺0'AM)溶液，经过8min打浆制备

5、了性能优异的碳纸前驱体。2．浸渍和热压工艺对碳纸原纸的厚度和电阻率，以及最终产品中树脂碳的含量有着很大影响。通过10％的乙醇一酚醛树脂溶液浸渍，经干燥热压成型后，得到碳纸原纸。热压时间4—5min，温度160℃，所制得的碳纸原纸的具有良好的性能。其厚度为185+59m，电阻率为5．7x10。2Q．cm。3．经过碳化、石墨化后得到的碳纸厚度几乎不变，电阻率大大降低，导电性能得到提高。碳化温度900℃，石墨化温度2500℃，恒温时间为30min，制备的碳纸厚度185±59m，电阻率8．09×10。3Q·cm，接触角136。，孔隙率76％。4．通过气相沉积法在所制备的碳纸表

6、面直接生长碳纳米管／碳纳米纤维，所得的碳纸具有较低的电阻率和较高的孔隙率。同时，其表面疏水性也得到了提高。改性后的碳纸电阻率达到5．81×10。3Q·cm，孔隙率82％，接触角147。，达到了理想的改性效果。关键词：碳纤维，碳纸，碳纳米管，气相沉积法PREPARATIoNANDCHARACTERIZATIoNoFCARBONPAPERFORFUELCELLABSTRACTProtonexchangemembranefuelcelI(PEMFC)isoneofthemostpotentialcleanenergy．Gasdiffusionlayer(GDL)isakey

7、componentinPEMFC．Duetoitsexcellentperformanceandmaturepaper—makingprocess，carbonpaperhasbeenwidelyusedasGDL．Carbonpaperhasbeencommercializedinsomeforeigncompanies．SomegroupsreportedthatcarbonpaperhasbeenpreparedintheirlabinChina．However，therearestillnocommercialproductsuntilnow．Therefor

8、e，itisveryimportanttostudythepreparationofcarbonpapersystematicallyInthispaper,carbonpaperwaspreparedbyatraditionalwetpaper—makingmethod．Theprocessesofbeating，impregnatingwithphenolicresin，molding，carbonizationandgraphitizationwereinvestigatedsystematically．Meanwhile，thecarbonp