zhuanti ---PEMFC核心技术

采用纳米技术或材料的双极板相关专利简析

供稿人:卞志昕  供稿时间:2006-3-17   关键字:质子交换膜  燃料电池  双极板  
随着双极板材料的发展,目前多以复合型材料为主,同时为了增加其电导性,添加电导添加剂也是关键,而纳米粒子特别是碳纳米管的出现,使双极板的性能也得到了更大的提高。以下专利均使用了纳米材料。从其发展年限看,都在2000年之后发展成型。相对国外在此方面的研究,国内专利还较少,仅发现两篇,其中一篇为国外霍尼韦尔国际公司在中国申请的专利。
 
霍尼韦尔国际公司于2001年在中国申请的中国发明专利CN1440574介绍了一种在质子交换膜燃料电池中的导电板,包括由树脂和多条碳纳米管状纤维制成的合成物,所述碳纳米管状纤维具有至少约1nm并且高至约300nm的平均直径。碳纳米管状纤维的含量不超过85wt%。树脂可以是热塑型、氟化型、热固型和液晶型。该专利同时有多项同族专利:WO200189013、AU200169691、EP1287573、US6572997、KR2003022126。
 
国内天津大学也于2001年申请了中国发明专利CN1355573,其公开了一种聚合物膜燃料电池的复合层双极板及其制造方法。该双极板特征在于:整体结构由石墨蠕虫构成,在其外表面是聚吡咯或聚苯胺膜层,在板壁石墨蠕虫层中间掺和聚吡咯或者是聚苯胺网络层,或者是在板壁石墨蠕虫层中间夹附着金属薄板。制造方法采用模压法,其步骤是在上、下模具中填满石墨蠕虫,并在石墨蠕虫中间放置金属薄板,然后压力成型,或者在上、下模中填满石墨蠕虫,然后压力成型,成型后在极板表面涂敷或电合成聚吡咯或聚苯胺膜层,其特征在于:以10~80MPa压力下成型,在板壁石墨蠕虫内部电合成法制成聚吡咯或聚苯胺网络层。其中石墨蠕虫具有纳米级微孔,聚吡咯导电聚合物网络层也为纳米级。这种复合层双极板具有耐腐蚀、重量轻、导电性能好、制造成本低等特点。
 
2004年公开的EXTRAND C W公司等的WO 2004100287(公开号)揭示了他们的研究,其对象是一种复合双极板材料。在其采用的材料中包括聚合物醇酸树脂、环氧树脂、聚酯等,另外添加了无机填料,如玻璃纤维、金属粒子、碳纤维和碳纳米管。
 
AVAKIAN R W于2004年申请的美国专利US20040106713采用热塑性聚合物作为双极板材料。其采用大环状聚烯烃二羧酸酯低聚物和改进添加剂为主要成份。其中选用的电导添加剂可以是碳纳米管等。
 
2004年公开的BASF FUTURE BUSINESS GMBH等公司欧洲专利EP1401039,则采用碳/填料聚合物混合物作为主要电导成份。采用的纳米成份也为碳纳米管。
 
HYPERION CATALYSIS INT INC所研制的双极板材料则以聚偏二氟乙烯和0.01~30%的碳纳米管为原料, 该复合物的溶剂阻抗低于10Ω·cm。材料及工艺已于2002年申请了世界专利WO 200307314。
 
参考文献
1. CN1440574  
 
2. CN1355573
 
3.  WO2004100287
 
4.  US20040106713
 
5.  EP1401039
 
6.  WO200307314

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