高性能酚醛树脂／石墨双极板导电复合材料的制备

       以酚醛树脂与石墨粉料为原料，通过热模压成形得到一种质子交换膜燃料电池双极板材料。研究了酚醛树脂含量、石墨粒径和固化温度对复合材料导电性能与弯曲强度的影响。结果表明：随酚醛树脂含量的增加，导电性能降低，强度升高；随石墨粒径的增大，复合材料的导电性能和弯曲强度呈现先增大后减小的趋势；随固化温度的增加，导电性能出现明显波动，而弯曲强度呈先增大后减小的趋势；酚醛树脂质量分数为15%，石墨颗粒粒径为105 Um,固化温度为240°C时，导电复合材料的电导率和弯曲强度可达142 s／cm，61.6 MPa。

       质子交换膜燃料电池由于其能量转化率高、污染小，排放二氧化碳少等诸多因素，备受各国政府与科学家的重视，被认为是21世纪首选的洁净、高效的发电装置。燃料电池中最主要元件是双极板，其费用要占质子交换膜燃料电池成本的60%～70%。按照极板材料的不同，双极板可以分为石墨双极板、金属双极板和复合双极板，而其中用石墨与聚合物制作双极板是目前的一个主要研究方向。美国能源部(DOE)对这类双极板材料的性能提出了一系列的要求，其中最主要的性能指标是：电导率大于100 S/cm，弯曲强度大于50 MPa。

       目前的研究中，往往采用黏滞态酚醛树脂同石墨粉末进行混捏，然后进行模压成型的工艺。 这种工艺过程复杂，并且物料混合均匀性差，使复合材料性能偏低。为提高复合材料的性能，笔者采用粉体酚醛树脂与石墨作为原料，利用球磨机进行机械法混合，不仅工艺简单，而且混合得更为均匀，可以有效地提高复合材料的性能。同时，笔者研究了酚醛树脂含量、石墨粒径以及固化温度对复合材料
性能的影响，以期得到制造复合材料的最佳工艺。

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