一种浸渍燃料电池用石墨双极板的新方法

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1、业羔生一————溯黼黼麓鬻藿——坠竺血型越趟坠万方数据一种浸渍燃料电池用石墨双极板的新方法王明华，曹广益，朱新坚，隋升，余晴春，范征宇(上海交通大学燃料电池研究所，上海200030)摘要：石墨板虽然具有良好的导电、导热以及耐腐蚀等性能，但在制造过程中不可避免地产生气孔，含有气孔的石墨板作为质子交换腰燃料电池双极板会使H2和q互相渗透，降低电池性能。采用真空加压方法以硅酸钠浓溶液浸渍石墨双极板．然后加酸加热使之转变为si02，使石墨板气孔率由182％降低至33％以下，在03MPaH2压力下不透气。经硅酸

2、钠溶液浸渍后的石墨板电阻没有增加，而用其做的石墨双极板使电池性能在同样电流密度下约增加40mV以上。浸渍工艺保证了燃料电池的性能。关键词：石墨艰极板，气孔率；燃料电池．硅酸钠溶液中囝分类号：TM9114；TH1451文献标识码：A文章编号：1002—087X(2003)06—0492—02NewmethodofimpregnatinggraphitebipolarplatesusedinfuelceWANGMing—hua．CAOGuang—yi，ZHUXin—jian，SUISheng，YUQing

3、—chun，FANZheng—yu(InstituteofFuelCell．ShanghaiJi∞tongUniwrsity，Shanghai200030，＆lm)Abstract：Graphiteischaracteredbygoodconductivity，goodheatconductionandrust—resistance，butgraphitecontainsmanyporesduringtheirmanufacturingprocessinevitably．H2and02willbemi

4、xedifthegraphitebipolarplateswhichcontainporesareusedinPEMFC(protonexchangemembranefuelcell)，andtheperformanceoffuelcellislowGraphitebipolarplateswereimpregnatedbythickNa2Si03mlutioninvacuumandpressure．Na2Si03ingraphiteplatewasturnedintoSi02afterbeingre

5、actedwithacidandheatedPorosityofgraphiteplatedroppedto3．3％from18．2％，NoH2leakageoccurredatthepressureof0．3MPa．Theresistanceofgraphiteplateafterimpregnationdidnotrise．Thevoltageoffuelcellusedthegraphiteplatesadded40mVatthesanlecurrentdensityPer{ormancesof

6、fuelcellwereguaranteed．Keywords：graphitebipolarplate；porosity；fuelcell；NazSi03solution石墨板由于具有良好的导电、导热性以及耐腐蚀等功能而被普遍用做质子交换膜燃料电池的双极板。但由于在石墨板烧制过程中作为粘接剂的煤焦油会氧化或挥发，造成石墨板产品中存在大小不一的孔洞-lJ，气孔率大约为182％--24．3％，如此高的气孔率影响了石墨板的用途。目前世界上各研究者更多采用有机物如酚醛树脂、石蜡、沥青、聚碳硅烷等充填石墨板的

7、子L洞，降低气孔率，达到密封石墨板的目的口叫J。有机物的优点是分子量大、分子链长、形变性能好，故能很好地密封石墨板。但由于有机物似乎渗透入石墨板孔洞，甚至渗透入石墨片层，形成复合材料，从而加大了石墨板的体电阻和面电阻【5·引。质子交换膜燃料电池单电池的理论电压仅为1．229v，电池材料电阻越大．输出功率越小．固此，大多数有机物不适合甩来浸渍质子交换膜燃料电池用石墨双极顿。收稿日期：2003—02—26作者简介：王明华／197l一)，男，山东省』、．博士后．主要研究方向为质子交换膜燃料电池。Blogra

8、phy：WANGMins-hua(1971一)，male，pogtdoctor本文采用Na2Si03溶液慢浈，进一步酸浸加热使其生成siQ的方法处理石墨双极板，降低了石墨板的气孔率，并且没有增加石墨双板板的电阻，提高了质子交换膜燃料电池的性能。1实验11实验所需仪器与药品仪器：A6012型空气压缩机，2XZ一2型真空泵，马福炉；药品：60％Na2Si03溶液(化学纯)，10％H2S04溶液(化学纯)．均为质量百分数。1．2实验步骤将待浸渍的石墨双极板用丙