膨胀石墨/酚醛树脂复合材料双极板研究

以膨胀石墨为导电骨料、炭黑为添加剂、酚醛树脂为黏结剂,采用模压成形工艺制备质子交换膜燃料电池用膨胀石墨/酚醛树脂复合材料双极板.考察树脂含量、成形压力、添加剂用量及添加剂加入方式对复合材料双极板性能的影响.研究结果表明:上述因素对复合材料双极板的性能影响较大,黏结剂的加入量(质量分数)为20％-30％、压力在10～12 MPa较为合适;炭黑对复合材料双极板的性能影响比较复杂,在实验用炭黑范围内,随着炭黑用量的增加,电导率增大较快,抗折强度先增大后减小;在复合材料的混料过程中,将炭黑添加在树脂中,制备的复合材料双极板性能比炭黑添加在膨胀石墨性能好.     

偶联剂对石墨/酚醛树脂复合双极板性能的影响

针对石墨/酚醛树脂复合双极板存在的强度低、脆性大等问题,采用偶联剂改性方法来增强复合双极板的界面结合,提高其抗弯强度.研究了偶联剂的种类、添加方式及用量对石墨/酚醛树脂复合材料双极板力学性能和电学性能的影响.结果表明:采用石墨改性法可提高石墨/酚醛树脂复合双极板的抗弯强度,但导电性能有所降低;而采用树脂改性法制备的石墨/树脂复合双极板同时具有较高的电学和力学性能.因此树脂改性法更适合制备复合双极板.当偶联剂质量分数均为0.7％,采用树脂改性法分别以硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂改性时,石墨/树脂复合材料双极板抗弯强度和电导率分别为33.3 MPa,70.3 S· cm-1和32.1 MPa,73.8 S· cm-1,均满足燃料电池用石墨/酚醛树脂复合双极板的技术要求.     

304不锈钢双极板性能研究

以304不锈钢做为研究对象,测定了其在模拟PEMFC环境下的极化曲线,极化时间分别为4h和10h的交流阻抗谱,用伏安法测量了304不锈钢表面氧化膜／钝化膜与碳纸之间的接触电阻。实验结果表明,304不锈钢能够钝化且钝化电流密度低于16μA·cm^-2;随着极化时间增加,不锈钢表面生成的钝化膜的界面极化电阻增加,表面钝化膜有增厚的趋势;经过恒电位极化后,304不锈钢的钝化膜与碳纸的接触电阻显著增加,模拟阴极环境的接触电阻大干模拟阳极环境的接触电阻。     

注Cr对质子交换膜燃料电池不锈钢双极板腐蚀行为的影响

应用金属蒸气真空弧(MEVVA)离子注入技术,在316L不锈钢表面注Cr改性,对改性层化学成分和微观结构进行表征分析,运用电化学测试技术考察其在模拟质子交换膜燃料电池(PEMFC)环境中的腐蚀行为。结果表明:不锈钢表面形成富Cr改性层,Cr离子浓度沿纵向呈梯度分布且无界面,改性层厚度随加速电压升高而增大;Cr离子浓度随离子注量的增加而增大;不锈钢表面粗糙度降低、致密度增大,有利于腐蚀电流的降低;不锈钢在阴阳两极模拟加速腐蚀环境下均更易钝化,腐蚀倾向大幅度降低,可有效提高耐腐蚀性。     

rGO/PANI/316L SS双极板长期暴露耐蚀性变化规律

在不锈钢(stainless steel, SS)基材上电沉积导电-防护性涂层可以提高双极板的耐蚀性和使用寿命。用循环伏安法在316L SS上电沉积导电聚苯胺(polyaniline, PANI)和还原氧化石墨烯(reduced graphene oxide, rGO)双层防护涂层,将rGO/PANI/316L SS在0.2 mol·L^-1 H₂SO₄水溶液中连续暴露56 d,监测浸泡过程中开路电位和电化学阻抗谱,探究长期暴露条件下耐蚀性变化规律。用扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)观察表面形貌,用红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy, FT-IR)确定官能团结构。研究结果表明,长期浸泡腐蚀过程分为3个阶段：前期表层rGO溶解变薄使耐蚀性下降;中期在PANI/316L SS膜/基界面处发生钝化膜的形成、溶解与修复过程;后期rGO层部分溶解露出PANI层导致耐蚀性和导电性降低。经长期浸泡,rGO/PANI/316L SS体...     

304不锈钢双极板在模拟PEMFC环境中的性能

为降低质子交换膜燃料电池(PEMFC)的生产成本,选择成本低廉、强度高、化学稳定性好的不锈钢材料替代传统的石墨双极板.以304不锈钢为研究对象,采用电化学方法测定其在模拟PEMFC环境下的极化曲线和对应于PEMFC工作电位下的恒电流极化曲线,用伏安法测量304不锈钢表面氧化膜/钝化膜与碳纸之间的接触电阻.结果表明,在模拟PEMFC环境中,304不锈钢钝化电流密度低于16μA/cm2,电流没有出现明显的波动;304不锈钢在模拟PEMFC环境中表面生成的钝化膜的接触电阻大于空气中形成的氧化膜的接触电阻.