高性能酚醛樹脂／石墨雙極板導電復合材料的制備

       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復合材料導電性能與彎曲強度的影響。結果表明：隨酚醛樹脂含量的增加，導電性能降低，強度升高；隨石墨粒徑的增大，復合材料的導電性能和彎曲強度呈現先增大后減小的趨勢；隨固化溫度的增加，導電性能出現明顯波動，而彎曲強度呈先增大后減小的趨勢；酚醛樹脂質量分數為15%，石墨顆粒粒徑為105 Um,固化溫度為240°C時，導電復合材料的電導率和彎曲強度可達142 s／cm，61.6 MPa。

       質子交換膜燃料電池由于其能量轉化率高、污染小，排放二氧化碳少等諸多因素，備受各國政府與科學家的重視，被認為是21世紀首選的潔凈、高效的發電裝置。燃料電池中最主要元件是雙極板，其費用要占質子交換膜燃料電池成本的60%～70%。按照極板材料的不同，雙極板可以分為石墨雙極板、金屬雙極板和復合雙極板，而其中用石墨與聚合物制作雙極板是目前的一個主要研究方向。美國能源部(DOE)對這類雙極板材料的性能提出了一系列的要求，其中最主要的性能指標是：電導率大于100 S/cm，彎曲強度大于50 MPa。

       目前的研究中，往往采用黏滯態酚醛樹脂同石墨粉末進行混捏，然后進行模壓成型的工藝。 這種工藝過程復雜，并且物料混合均勻性差，使復合材料性能偏低。為提高復合材料的性能，筆者采用粉體酚醛樹脂與石墨作為原料，利用球磨機進行機械法混合，不僅工藝簡單，而且混合得更為均勻，可以有效地提高復合材料的性能。同時，筆者研究了酚醛樹脂含量、石墨粒徑以及固化溫度對復合材料
性能的影響，以期得到制造復合材料的最佳工藝。

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