專利名稱：一種氫燃料電池極板及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池極板及制備工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種氫燃料電池極板及其制備工藝。
背景技術(shù)：
氫燃料電池使用氫氣為燃料，空氣(氧氣)作為硬化劑。氫燃料電池工作時，向陽極供給燃料(氫)，向陰極供給硬化劑(空氣)，氫在陽極分解成正離子H+和電子e_，氫離子進(jìn)入電解液中，而電子則沿外部電路移向陰極，在陰極上，空氣中的氧同電解液中的氫離子吸收
電子并結(jié)合形成水。長期以來，很多人曾在鋁、塑料、銅等材料上鍍鉛，或是用鈦、鈷、鉻、鎳等的氧化物
作為原料制作氫燃料電池極板，但是這些原料價格較高，導(dǎo)致制作成本高，而且操作工藝也
很繁瑣，耐用性差，降低了其經(jīng)濟(jì)性，后來有人將鉛改為石墨，雖然降低了電池極板的重量
及成本，但是只用石墨制成的電池極板強(qiáng)度不夠，使用周期短，仍不能獲得良好的經(jīng)濟(jì)效.、/■
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發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是開發(fā)一種低成本、輕型、制作工藝簡易的氫燃料電池極板，其制備原料包括樹脂、石墨、鎂砂或石英砂或一種由鋁礬土和鎂砂混合而成的混合物。進(jìn)一步的技術(shù)方案該氫燃料電池極板中，所述的制備原料還包括硬化劑、酒精。優(yōu)選的該氫燃料電池極板原料由27 67wt%的石墨、65. 7 26. 3wt%的鎂砂或石英砂或一種由招帆土與鎂砂混合形成的混合物、5 2wt%的樹脂、O. 5^0. 2wt%的硬化劑、
I.8 4. 5wt%的酒精組成。更優(yōu)選的該氫燃料電池極板原料由27wt%的石墨、65. 7wt%的鎂砂或石英砂或一種由招帆土與鎂砂混合形成的混合物、5wt%的樹脂、O. 5wt%的硬化劑、I. 8wt%的酒精組成。更優(yōu)選的該氫燃料電池極板原料由67wt%的石墨、26. 3wt%的鎂砂或石英砂或一種由招帆土與鎂砂混合形成的混合物、2wt%的樹脂、O. 2wt%的硬化劑、4. 5wt%的酒精組成。更優(yōu)選的所述鋁礬土與鎂砂混合形成的混合物中，鋁礬土與鎂砂的重量比是4
Io更優(yōu)選的所述鎂砂或石英砂或鋁礬土的粒度均為-200目，所述的石墨粒度為-600目。本發(fā)明還提供了一種氫燃料電池極板的制備工藝，其特征在于它的生產(chǎn)工藝流程及控制條件如下
I)備料工藝將27 67wt%的石墨、65. 7 26. 3wt%的鎂砂或石英砂或一種由鋁礬土與鎂砂混合形成的混合物、5 2wt%的樹脂、O. 5 O. 2wt%的硬化劑、I. 8 4. 5wt%的酒精進(jìn)行配比，攪拌至混合均勻，形成原料；2)制作過程
a、壓制成型
將45g所述的原料放入制備電池極板的模具中，均勻攤平，制備待壓模具；并利用石墨作為脫模劑；
在12(Tl50°C條件下；對制備好的整個待壓模具施加40KN壓力，并在40KN壓力下靜壓Imin ;然后壓力升到400KN，并在400KN壓力下壓制20min ;然后停止加熱，去除壓力；
b、待模具溫度降至70°C以下后實(shí)施拆模，取出制成的氫燃料電池極板。
優(yōu)選的該制備工藝中，所述鋁礬土與鎂砂混合形成的混合物中，鋁礬土與鎂砂的重量比是4:1。優(yōu)選的該制備工藝中，所述鎂砂或石英砂或鋁礬土的粒度均為-200目，所述的石墨粒度為-600目。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明涉及的氫燃料電池極板導(dǎo)電性好，電阻< O. 6Ω，強(qiáng)度高，重量輕，其制備成本低，制作工藝簡易，制作的電池極板具備良好的性能，特別是能夠在短時間內(nèi)完全脫模。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一
該電池極板的原料由27wt%的石墨、65. 7wt%的鎂砂、5wt%的樹脂、O. 5wt%的硬化劑、
1.8wt%的酒精組成。所述鎂砂的粒度均為-200目，所述的石墨粒度為-600目。制備該電池極板時
(O按照上述配比取各組分?jǐn)嚢杈鶆?，形成原料?br> (2)取45g攪拌均勻后的原料放入制備電池極板的模具中，均勻攤平，制備待壓模具；該待壓模具中利用石墨作為脫模劑；其脫模劑的分布為現(xiàn)有技術(shù)，不再詳述；
(3)在120°C條件下；對制備好的整個待壓模具施加40KN壓力，并在40KN壓力下靜壓Imin ;然后壓力升到400KN，并在400KN壓力下壓制20min ;其加壓加熱的裝置也為現(xiàn)有技術(shù)，不再贅述；
(4)然后停止加熱，去除壓力。待模具溫度降至70°C以下后實(shí)施拆模，取出制成的氫燃料電池極板。制成MgO-C質(zhì)電池極板。測定該電池極板的厚度為2. 5mm，其電阻值為O. 6 Ω。實(shí)施例二
該電池板的原料由37wt%的石墨、56. 5wt%的鎂砂、3. 5wt%的樹脂、O. 4wt%的硬化劑、
2.6wt%的酒精組成。所述鎂砂的粒度均為-200目，所述的石墨粒度為-600目。制備該電池極板時
(O按照上述配比取各組分?jǐn)嚢杈鶆?，形成原料?br> (2)取45g攪拌均勻后的原料放入制備電池極板的模具中，均勻攤平，制備待壓模具；該待壓模具中利用石墨作為脫模劑；其脫模劑的分布為現(xiàn)有技術(shù)，不再詳述；(3)在120°C條件下；對制備好的整個待壓模具施加40KN壓力，并在40KN壓力下靜壓Imin ;然后壓力升到400KN，并在400KN壓力下壓制20min ;其加壓加熱的裝置也為現(xiàn)有技術(shù)，不再贅述；
(4)然后停止加熱，去除壓力。待模具溫度降至70°C以下后實(shí)施拆模，取出制成的氫燃料電池極板。制成MgO-C質(zhì)電池極板。測定該電池極板的厚度為2. 5mm，其電阻值為O. 5 Ω。實(shí)施例三
該電池板的原料由26. 3wt%的石墨、67wt%的鎂砂、2wt%的樹脂、O. 2wt%的硬化劑、4. 5wt%的酒精組成。所述鎂砂的粒度均為-200目，所述的石墨粒度為-600目。制備該電池極板時
(O按照上述配比取各組分?jǐn)嚢杈鶆?，形成原料?br> (2)取45g攪拌均勻后的原料放入制備電池極板的模具中，均勻攤平，制備待壓模具；該待壓模具中利用石墨作為脫模劑；其脫模劑的分布為現(xiàn)有技術(shù)，不再詳述；
(3)在120°C條件下；對制備好的整個待壓模具施加40KN壓力，并在40KN壓力下靜壓Imin ;然后壓力升到400KN，并在400KN壓力下壓制20min ;其加壓加熱的裝置也為現(xiàn)有技術(shù)，不再贅述；
(4)然后停止加熱，去除壓力。待模具溫度降至70°C以下后實(shí)施拆模，取出制成的氫燃料電池極板。制成MgO-C質(zhì)電池極板。測定該電池極板的厚度為2. 5mm，其電阻值為O. 3 Ω。實(shí)施例四
該電池板的原料由47. 4wt%的石墨、45. 8wt%的鎂砂、4wt%的樹脂、O. 4wt%的硬化劑、
2.4wt%的酒精組成。所述鎂砂的粒度均為-200目，所述的石墨粒度為-600目。制備該電池極板時
(O按照上述配比取各組分?jǐn)嚢杈鶆颍纬稍希?br> (2)取45g攪拌均勻后的原料放入制備電池極板的模具中，均勻攤平，制備待壓模具；該待壓模具中利用石墨作為脫模劑；其脫模劑的分布為現(xiàn)有技術(shù)，不再詳述；
(3)在120°C條件下；對制備好的整個待壓模具施加40KN壓力，并在40KN壓力下靜壓Imin ;然后壓力升到400KN，并在400KN壓力下壓制20min ;其加壓加熱的裝置也為現(xiàn)有技術(shù)，不再贅述；
(4)然后停止加熱，去除壓力。待模具溫度降至70°C以下后實(shí)施拆模，取出制成的氫燃料電池極板。制成MgO-C質(zhì)電池極板。測定該電池極板的厚度為2. 5mm，其電阻值為O. 5 Ω。實(shí)施例五
該電池板的原料由60wt%的石墨、33. 2wt%的鎂砂、3wt%的樹脂、O. 2wt%的硬化劑、3.6wt%的酒精組成。所述鎂砂的粒度均為-200目，所述的石墨粒度為-600目。制備該電池極板時
(O按照上述配比取各組分?jǐn)嚢杈鶆?，形成原料?br> (2)取45g攪拌均勻后的原料放入制備電池極板的模具中，均勻攤平，制備待壓模具；該待壓模具中利用石墨作為脫模劑；其脫模劑的分布為現(xiàn)有技術(shù)，不再詳述；
(3)在120°C條件下；對制備好的整個待壓模具施加40KN壓力，并在40KN壓力下靜壓Imin ;然后壓力升到400KN，并在400KN壓力下壓制20min ;其加壓加熱的裝置也為現(xiàn)有技術(shù)，不再贅述； (4)然后停止加熱，去除壓力。待模具溫度降至70°C以下后實(shí)施拆模，取出制成的氫燃料電池極板。制成MgO-C質(zhì)電池極板。測定該電池極板的厚度為2. 5mm，其電阻值為O. 3 Ω。實(shí)施例六
該電池板的原料由50wt%的石墨、43. 2wt%的鎂砂、4wt%的樹脂、O. 4wt%的硬化劑、
2.4wt%的酒精組成。所述鎂砂的粒度均為-200目，所述的石墨粒度為-600目。制備該電池極板時
(O按照上述配比取各組分?jǐn)嚢杈鶆?，形成原料?br> (2)取45g攪拌均勻后的原料放入制備電池極板的模具中，均勻攤平，制備待壓模具；該待壓模具中利用石墨作為脫模劑；其脫模劑的分布為現(xiàn)有技術(shù)，不再詳述；
(3)在120°C條件下；對制備好的整個待壓模具施加40KN壓力，并在40KN壓力下靜壓Imin ;然后壓力升到400KN，并在400KN壓力下壓制20min ;其加壓加熱的裝置也為現(xiàn)有技術(shù)，不再贅述；
(4)然后停止加熱，去除壓力。待模具溫度降至70°C以下后實(shí)施拆模，取出制成的氫燃料電池極板。制成MgO-C質(zhì)電池極板。測定該電池極板的厚度為2. 5mm，其電阻值為O. 5 Ω。實(shí)施例七
該電池板的原料由60. 2 丨％的石墨、33. 2 丨％的鎂砂、2. 5 丨％的樹脂、O. 3wt%的硬化劑、
3.8wt%的酒精組成。所述鎂砂的粒度均為-200目，所述的石墨粒度為-600目。制備該電池極板時
(O按照上述配比取各組分?jǐn)嚢杈鶆?，形成原料?br> (2)取45g攪拌均勻后的原料放入制備電池極板的模具中，均勻攤平，制備待壓模具；該待壓模具中利用石墨作為脫模劑；其脫模劑的分布為現(xiàn)有技術(shù)，不再詳述；
(3)在120°C條件下；對制備好的整個待壓模具施加40KN壓力，并在40KN壓力下靜壓Imin ;然后壓力升到400KN，并在400KN壓力下壓制20min ;其加壓加熱的裝置也為現(xiàn)有技術(shù)，不再贅述；(4)然后停止加熱，去除壓力。待模具溫度降至70°C以下后實(shí)施拆模，取出制成的氫燃料電池極板。制成MgO-C質(zhì)電池極板。測定該電池極板的厚度為2. 5mm，其電阻值為O. 3 Ω。實(shí)施例八
該電池板的原料由27wt%的石墨、65. 7wt%的鎂砂、5wt%的樹脂、O. 5wt%的硬化劑、I. 8wt%的酒精組成。所述鎂砂的粒度均為-200目，所述的石墨粒度為-600目。制備該電池極板時
(O按照上述配比取各組分?jǐn)嚢杈鶆?，形成原料?br> (2)取45g攪拌均勻后的原料放入制備電池極板的模具中，均勻攤平，制備待壓模具；該待壓模具中利用石墨作為脫模劑；其脫模劑的分布為現(xiàn)有技術(shù)，不再詳述；
(3)在120°C條件下；對制備好的整個待壓模具施加40KN壓力，并在40KN壓力下靜壓Imin ;然后壓力升到400KN，并在400KN壓力下壓制20min ;其加壓加熱的裝置也為現(xiàn)有技術(shù)，不再贅述；
(4)然后停止加熱，去除壓力。待模具溫度降至70°C以下后實(shí)施拆模，取出制成的氫燃料電池極板。制成MgO-C質(zhì)電池極板。測定該電池極板的厚度為2. 5mm，其電阻值為O. 6 Ω。實(shí)施例九
該電池板的原料由67wt%的石墨、26. 3wt%的鎂砂、2wt%的樹脂、O. 2wt%的硬化劑、
4.5wt%的酒精組成。所述鎂砂的粒度均為-200目，所述的石墨粒度為-600目。制備該電池極板時
(O按照上述配比取各組分?jǐn)嚢杈鶆颍纬稍希?br> (2)取45g攪拌均勻后的原料放入制備電池極板的模具中，均勻攤平，制備待壓模具；該待壓模具中利用石墨作為脫模劑；其脫模劑的分布為現(xiàn)有技術(shù)，不再詳述；
(3)在120°C條件下；對制備好的整個待壓模具施加40KN壓力，并在40KN壓力下靜壓Imin ;然后壓力升到400KN，并在400KN壓力下壓制20min ;其加壓加熱的裝置也為現(xiàn)有技術(shù)，不再贅述；
(4)然后停止加熱，去除壓力。待模具溫度降至70°C以下后實(shí)施拆模，取出制成的氫燃料電池極板。制成MgO-C質(zhì)電池極板。測定該電池極板的厚度為2. 5mm，其電阻值為O. 3 Ω。作為其他實(shí)施方式
上述實(shí)施例中的鎂砂可由石英砂替代，制成SiO2-C質(zhì)電池極板，其厚度也為2. 5_，其 阻值也彡O. 6Ω。鎂砂還可以由一種混合物替代，該混合物為鋁礬土和鎂砂的混合物。如果采用鋁礬土和鎂砂的混合物，則混合物中鋁礬土與鎂砂的重量比是4 :1。制成Al2O3-C質(zhì)電池極板。其厚度也為2. 5mm,其阻值也≤O. 6 Ω。此外，作為其他實(shí)施方式，上述實(shí)施例中在對待壓模具壓制成型時的加熱溫度可以是 120 150 V 中間的任意溫度值，例如 120. I °C、121 °C、125 °C、128 V、130 V、135 V、140°C、145°C、149°C、149. 9°C、150°C等，不再——列舉。此外，本發(fā)明所用的鎂砂的純度優(yōu)選電熔97%的鎂砂。
權(quán)利要求
1.一種氫燃料電池極板，其特征是該氫燃料電池極板的制備原料包括樹脂、石墨、鎂砂或石英砂或一種由鋁礬土和鎂砂混合而成的混合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種氫燃料電池極板，其特征是所述的制備原料還包括硬化劑、酒精。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種氫燃料電池極板，其特征是該氫燃料電池極板原料由27 67wt%的石墨、65. 7 26. 3wt%的鎂砂或石英砂或一種由鋁礬土與鎂砂混合形成的混合物、5 2wt%的樹脂、0. 5 0. 2wt%的硬化劑、I. 8 4. 5wt%的酒精組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種氫燃料電池極板，其特征是該氫燃料電池極板原料由27wt%的石墨、65. 7wt%的鎂砂或石英砂或一種由招帆土與鎂砂混合形成的混合物、5wt%的樹脂、0. 5wt%的硬化劑、I. 8wt%的酒精組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種氫燃料電池極板，其特征是該氫燃料電池極板原料由67wt%的石墨、26. 3wt%的鎂砂或石英砂或一種由招帆土與鎂砂混合形成的混合物、2wt%的樹脂、0. 2wt%的硬化劑、4. 5wt%的酒精組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的任意一種氫燃料電池極板，其特征是所述鋁礬土與鎂砂混合形成的混合物中，鋁礬土與鎂砂的重量比是4:1。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的任意一種氫燃料電池極板，其特征是所述鎂砂或石英砂或鋁礬土的粒度均為-200目，所述的石墨粒度為-600目。
8.一種氫燃料電池極板的制備工藝，其特征在于它的生產(chǎn)工藝流程及控制條件如下 1)備料工藝將27 67wt%的石墨、65.7 26. 3wt%的鎂砂或石英砂或一種由鋁礬土與鎂砂混合形成的混合物、5 2wt%的樹脂、0. 5 0. 2wt%的硬化劑、I. 8 4. 5wt%的酒精進(jìn)行配比，攪拌至混合均勻，形成原料； 2)制作過程 a、壓制成型 將45g所述的原料放入制備電池極板的模具中，均勻攤平，制備待壓模具；并利用石墨作為脫模劑； 在12(Tl50°C條件下；對制備好的整個待壓模具施加40KN壓力，并在40KN壓力下靜壓Imin ;然后壓力升到400KN，并在400KN壓力下壓制20min ;然后停止加熱，去除壓力； b、待模具溫度降至70°C以下后實(shí)施拆模，取出制成的氫燃料電池極板。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種氫燃料電池極板的制備工藝，其特征是所述鋁礬土與鎂砂混合形成的混合物中，鋁礬土與鎂砂的重量比是4 :1。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的一種氫燃料電池極板的制備工藝，其特征是所述鎂砂或石英砂或招帆土的粒度均為-200目，所述的石墨粒度為-600目。
全文摘要
一種氫燃料電池極板及其制備工藝，采用樹脂結(jié)合石墨的形式，以鎂砂或石英砂或鋁礬土與鎂砂的混合物作填充物制成。其技術(shù)方案是將27~67wt%的石墨、65.7~26.3wt%的鎂砂或石英砂或鋁礬土與鎂砂的混合物混勻，加入5~2wt%的樹脂、0.5~0.2wt%的硬化劑、1.8~4.5wt%的酒精，充分混勻，經(jīng)過高壓高溫壓制成型。其電池極板導(dǎo)電性好，電阻≤0.6Ω，強(qiáng)度高，重量輕，成本低，制作工藝簡易。
文檔編號H01M4/88GK102664272SQ201210160760
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月23日
發(fā)明者呂仁祥, 周松崗, 宋玉萍, 方元德, 王發(fā)洲 申請人:濟(jì)南魯東耐火材料有限公司