乙烯基酯樹脂/膨脹石墨燃料電池復(fù)合雙極板

研究了碳纖維表面處理方法及其含量對(duì)碳纖維增強(qiáng)酚醛樹脂／石墨復(fù)合材料導(dǎo)電性能與力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：空氣氧化處理碳纖維表面形成微孔和刻蝕溝槽,容易形成應(yīng)力集中,復(fù)合材料的強(qiáng)度不高；空氣加液相氧化處理填充了碳纖維表面的微裂紋,對(duì)復(fù)合材料有一定的補(bǔ)強(qiáng)作用；液相氧化處理有利于提高碳纖維表面活性以及碳纖維的均勻分散性,使材料表現(xiàn)出較好的力學(xué)性能與導(dǎo)電性能；隨碳纖維含量增多,材料電導(dǎo)率變小,材料強(qiáng)度開始增大,達(dá)到最大值后材料強(qiáng)度下降。對(duì)碳纖維進(jìn)行液相氧化處理,碳纖維含量在3％～4％時(shí)復(fù)合材料的力學(xué)性能與導(dǎo)電性能最好。

以固態(tài)環(huán)氧樹脂(ep)粉與石墨(g)粉混合物為原料,通過低溫?zé)釅簾Y(jié)制得一種雙極板材料。研究了ep/g復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度和電導(dǎo)率隨環(huán)氧樹脂含量、模壓溫度和保溫時(shí)間的影響變化。結(jié)果表明:隨著環(huán)氧樹脂含量的增加,ep/g復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度呈先上升后下降趨勢(shì),在ep含量為10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時(shí)達(dá)到最大,而電導(dǎo)率呈下降趨勢(shì);隨模壓溫度的升高,ep/g復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度逐漸變大,電導(dǎo)率則先增長(zhǎng)后降低;隨著保溫時(shí)間的延長(zhǎng),ep/g復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度和電導(dǎo)率都呈現(xiàn)先增長(zhǎng)后降低的變化趨勢(shì);環(huán)氧樹脂含量為10%質(zhì)量分?jǐn)?shù),模壓溫度為275℃,保溫時(shí)間為100min時(shí),所得復(fù)合材料彎曲強(qiáng)度為53.11mpa,電導(dǎo)率達(dá)到209.25s/cm。

以改性酚醛樹脂(pf)、tic和石墨粉(eg)作為原料,通過一次模壓成型工藝制備一種質(zhì)子交換膜燃料電池復(fù)合材料雙極板,并借助掃描電鏡表征了復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)。研究了酚醛樹脂的含量、成型壓力以及tic的含量對(duì)復(fù)合材料導(dǎo)電性能、力學(xué)性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:隨酚醛樹脂含量的增加,導(dǎo)電性能降低,力學(xué)性能升高;隨成型壓力的增大,導(dǎo)電性能和力學(xué)性能都呈升高趨勢(shì);隨tic含量的增加,力學(xué)性能增強(qiáng),導(dǎo)電性能呈先增大后減小的趨勢(shì)。當(dāng)酚醛樹脂和tic質(zhì)量分?jǐn)?shù)各為10%,成型壓力為60mpa時(shí),所得復(fù)合材料彎曲強(qiáng)度>36mpa,抗壓強(qiáng)度分別>30mpa,體積電導(dǎo)率>150s/cm。

針對(duì)石墨/酚醛樹脂復(fù)合雙極板存在的強(qiáng)度低、脆性大等問題,采用偶聯(lián)劑改性方法來增強(qiáng)復(fù)合雙極板的界面結(jié)合,提高其抗彎強(qiáng)度.研究了偶聯(lián)劑的種類、添加方式及用量對(duì)石墨/酚醛樹脂復(fù)合材料雙極板力學(xué)性能和電學(xué)性能的影響.結(jié)果表明:采用石墨改性法可提高石墨/酚醛樹脂復(fù)合雙極板的抗彎強(qiáng)度,但導(dǎo)電性能有所降低;而采用樹脂改性法制備的石墨/樹脂復(fù)合雙極板同時(shí)具有較高的電學(xué)和力學(xué)性能.因此樹脂改性法更適合制備復(fù)合雙極板.當(dāng)偶聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為0.7%,采用樹脂改性法分別以硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑改性時(shí),石墨/樹脂復(fù)合材料雙極板抗彎強(qiáng)度和電導(dǎo)率分別為33.3mpa,70.3s·cm-1和32.1mpa,73.8s·cm-1,均滿足燃料電池用石墨/酚醛樹脂復(fù)合雙極板的技術(shù)要求.

本文介紹了乙烯基酯樹脂混凝土銅電解槽研制過程中的樹脂選型、樹脂混凝土配方試驗(yàn)、電解槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等工作,通過這些工作研制出的乙烯基酯樹脂混凝土銅電解槽,具有耐腐蝕性能優(yōu)異、壁薄質(zhì)量輕、保溫絕緣、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn),并成功應(yīng)用于生產(chǎn)。

UDCP乙烯基酯樹脂防腐蝕工程技術(shù)規(guī)范

環(huán)氧乙烯基酯樹脂指的是分子二端含有乙烯基酯基團(tuán)、中間骨架為環(huán)氧樹脂的一類不飽和聚酯樹脂。它們由不飽和有機(jī)一元羧酸和環(huán)氧樹脂進(jìn)行開環(huán)酯化反應(yīng)得到。mfe-10乙烯基酯樹脂為低苯乙烯含量環(huán)氧乙烯基酯樹脂,對(duì)降低揮發(fā)性有機(jī)化合物的污染、改善工作環(huán)境都具有非常重要的意義。mfe-10特別適合于拉擠、纏繞等熱固化玻璃鋼成型工藝。frp光纜加強(qiáng)芯是以玻璃纖維和環(huán)氧乙烯基酯樹脂為主要原料,通過拉擠工藝而制成的?？扇〈摻z成為新型的光纜加強(qiáng)芯。

以酚醛樹脂與石墨粉料為原料,通過熱模壓成形得到一種質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板材料。研究了酚醛樹脂含量、石墨粒徑和固化溫度對(duì)復(fù)合材料導(dǎo)電性能與彎曲強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明:隨酚醛樹脂含量的增加,導(dǎo)電性能降低,強(qiáng)度升高;隨石墨粒徑的增大,復(fù)合材料的導(dǎo)電性能和彎曲強(qiáng)度呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì);隨固化溫度的增加,導(dǎo)電性能出現(xiàn)明顯波動(dòng),而彎曲強(qiáng)度呈先增大后減小的趨勢(shì);酚醛樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%,石墨顆粒粒徑為105μm,固化溫度為240℃時(shí),導(dǎo)電復(fù)合材料的電導(dǎo)率和彎曲強(qiáng)度可達(dá)142s/cm,61.6mpa。

用機(jī)械共混法制備電性能優(yōu)良的丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物(abs)/石墨導(dǎo)電復(fù)合材料。研究了石墨含量、偶聯(lián)劑對(duì)復(fù)合材料電導(dǎo)率和拉伸強(qiáng)度的影響。同時(shí),使用掃描電鏡(sem)對(duì)復(fù)合材料的微觀特征進(jìn)行了分析,石墨粒子相互接觸形成導(dǎo)電通路。高阻儀和萬用表測(cè)試分析得出:石墨在abs中的逾滲濾值約為35%。電子萬能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試分析出石墨含量為30%左右時(shí),復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度最大可達(dá)39.1mpa。

以石墨與酚醛樹脂粉料為原料通過低溫?zé)崮撼尚喂に囍苽涞统杀痉尤渲?石墨復(fù)合材料雙極板,對(duì)材料的力學(xué)性能與導(dǎo)電性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：酚醛樹脂含量是影響復(fù)合材料導(dǎo)電性能與力學(xué)性能的主要因素,酚醛樹脂含量低于20%時(shí),材料具有較高的導(dǎo)電性能；提高固化溫度與固化壓力,可以提高材料的抗彎強(qiáng)度,但材料的導(dǎo)電性能明顯降低；適中的固化壓力與固化溫度有利于材料具有較好的力學(xué)性能與導(dǎo)電性能。

提出采用膨脹石墨對(duì)石墨/酚醛樹脂復(fù)合板進(jìn)行表面改性,改性后復(fù)合板的體積電阻和接觸電阻都有顯著降低?？疾炝伺蛎浭呐蛎涹w積、膨脹石墨層厚度等因素對(duì)膨脹石墨改性復(fù)合板的接觸電阻和體積電阻的影響。結(jié)果表明,膨脹石墨的膨脹體積是影響膨脹石墨改性復(fù)合板體積電阻和接觸電阻的重要因素。隨膨脹石墨層厚度增加,接觸電阻先減小而后趨于不變。復(fù)合板中酚醛樹脂含量越高,采用膨脹石墨表面改性對(duì)降低復(fù)合板的體積電阻和接觸電阻的效果越顯著。

日本信州大學(xué)的中山異副教授開發(fā)成功一種適合用于制作燃料電池“隔片”的新型復(fù)合材料。它是由高導(dǎo)電性的碳納米纖維與耐蝕性優(yōu)越的鈦粉末在常溫下加壓成型，運(yùn)用了稱之為“常溫壓縮剪切法”的新技術(shù)，

以碳纖維、酚醛樹脂以及石墨為原料通過熱模壓成型得到一種質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板材料。研究了碳纖維的處理方式、含量以及長(zhǎng)度對(duì)復(fù)合材料導(dǎo)電性能與彎曲強(qiáng)度的影響,以及復(fù)合材料的界面結(jié)合。結(jié)果表明經(jīng)過液相處理10h的碳纖維能有效引進(jìn)羥基等官能團(tuán),改善材料間的界面結(jié)合,增強(qiáng)效果較為明顯;復(fù)合材料的性能隨碳纖維含量的增加,出現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì);隨著碳纖維長(zhǎng)度的增大,復(fù)合材料性能出現(xiàn)最大值時(shí)的碳纖維含量有下降的趨勢(shì);利用經(jīng)過液相處理10h,含量為3%、長(zhǎng)度為10~15mm碳纖維對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行增強(qiáng)時(shí),復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度與電導(dǎo)率最佳,其值分別為63.6mpa1、75.4s/cm。

介紹了國(guó)外制備樹脂/石墨復(fù)合材料雙極板的研究結(jié)果。研究了低溫?zé)崮撼尚凸に囍苽浞尤渲?石墨復(fù)合材料雙極板,結(jié)果表明:酚醛樹脂含量為15wt%時(shí),復(fù)合材料的導(dǎo)電性能滿足雙極板的要求,但力學(xué)性能偏低。提出了碳纖維增強(qiáng)的解決方案,研究了碳纖維表面處理方法以及碳纖維含量對(duì)復(fù)合材料導(dǎo)電性能與力學(xué)性能的影響。得到對(duì)碳纖維進(jìn)行液相氧化處理,碳纖維含量3wt%是綜合性能較好的一種試驗(yàn)方案。采用低溫?zé)崮汗に囍苽涞统杀痉尤渲?石墨復(fù)合材料雙極板,雙極板材料的性能突破必將促進(jìn)燃料電池的商業(yè)化發(fā)展。

以環(huán)狀芳香雙硫醚低聚物(cobds)、膨脹石墨(eg)及碳纖維(cf)為原料,通過原位開環(huán)聚合制備出納米復(fù)合材料雙極板,并研究了這種復(fù)合材料的密度、電導(dǎo)率、彎曲強(qiáng)度、微觀形態(tài)等特性。結(jié)果表明,這種納米復(fù)合材料雙極板具有密度小、導(dǎo)電性良好、彎曲強(qiáng)度較高以及氣密性良好等優(yōu)點(diǎn)。

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聚合物填料復(fù)合材料以其低廉的成本、簡(jiǎn)便的成型工藝、良好的氣密性和耐腐蝕性而被認(rèn)為是直接甲醇燃料電池(dmfc)雙極板的適用材料之一。本文對(duì)模壓成型的聚合物填料復(fù)合材料進(jìn)行了測(cè)試。四探針測(cè)試儀的測(cè)試結(jié)果顯示材料的導(dǎo)電性良好,并且沿厚度方向的電導(dǎo)率高于沿平面方向的電導(dǎo)率。模擬dmfc陽(yáng)極和陰極的內(nèi)部環(huán)境以檢驗(yàn)材料的耐腐蝕性,結(jié)果表明,該材料在dmfc的工作環(huán)境中無明顯腐蝕現(xiàn)象。材料的氣密性極佳。此種復(fù)合材料滿足dmfc對(duì)于低成本雙極板的要求。

質(zhì)子交換膜燃料電池不銹鋼雙極板表面改性研究

以聚苯硫醚樹脂和人造石墨為原料一次模壓成型制備雙極板復(fù)合材料。研究了模壓成型過程中加壓時(shí)機(jī)、冷卻方式及人造石墨原料對(duì)復(fù)合材料電導(dǎo)率和彎曲強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明,制備聚苯硫醚/石墨基雙極板材料宜選用石墨化程度較高且結(jié)構(gòu)密實(shí)的石墨粉料;采用保溫后加壓及空氣中冷卻方式制備的復(fù)合材料的綜合性能較優(yōu)。

研究了用乙烯基酯樹脂(ver)直接代替通常的聚醚或聚酯型多元醇制備聚氨酯(pu)硬質(zhì)泡沫塑料的可能性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,發(fā)泡配方中促進(jìn)氨酯化反應(yīng)的催化劑n,n-二甲基環(huán)己胺能與bpo復(fù)合形成室溫引發(fā)體系,加速ver的共聚合反應(yīng),影響了pu硬質(zhì)泡沫塑料形成過程中的發(fā)泡與凝膠反應(yīng),導(dǎo)致泡孔骨架基材的交聯(lián)密度較低,泡孔結(jié)構(gòu)不規(guī)整,并顯示出較差的物理性能。以aibn為引發(fā)劑時(shí),反應(yīng)初期主要進(jìn)行氨酯化反應(yīng);僅當(dāng)體系溫度較高時(shí)才引起ver的自由基共聚反應(yīng),后者在聚氨酯泡沫骨架已初步形成的條件下進(jìn)行,因而材料的泡孔結(jié)構(gòu)較為均勻和規(guī)整。上述泡孔結(jié)構(gòu)和基材交聯(lián)密度上的差異導(dǎo)致兩種材料具有不同的物理性能。

在硬脂酸中加入膨脹石墨，用熔融共混法制備了硬脂酸/膨脹石墨復(fù)合相變材料，對(duì)復(fù)合相變材料的微觀結(jié)構(gòu)、熱性能、穩(wěn)定性、儲(chǔ)放熱能力等進(jìn)行了表征分析，探究了膨脹石墨對(duì)硬脂酸結(jié)構(gòu)與性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明：硬脂酸/膨脹石墨復(fù)合相變材料結(jié)構(gòu)上是硬脂酸與膨脹石墨的物理結(jié)合，未發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成其他物質(zhì)，保持了兩者的優(yōu)良性能；隨著膨脹石墨質(zhì)量的增加，復(fù)合相變材料儲(chǔ)放熱時(shí)間減少，熱效率提高，穩(wěn)定性增強(qiáng)，同時(shí)相變溫度和相變潛熱降低。

乙烯基酯樹脂玻璃鱗片重防腐涂料開發(fā)研究