燃料电池用高性能碳纤维电极材料的生产方法

摘要

燃料电池用高性能碳纤维电极材料的生产方法，属于非织造布技术领域。包括以下工艺步骤：1)选用无胶聚丙烯腈基碳纤维为原料，按非织造工艺进行抄造，其中采用CMC作为分散剂，水溶性聚乙烯醇纤维作为增强粘结纤维；2)经步骤1)抄造的半成品选用水溶性酚醛树脂，采用浸渍方式进行树脂涂布并进行干燥处理；3)采用平板硫化机热压处理；4)在2100-2300℃温度下进行高温碳化处理，再经保温和降温处理。该方法工艺简单合理，原料易得，制得燃料电池用高性能碳纤维电极材料结构紧密、表面平整、电阻率低、透气度高、强度好。满足质子交换膜燃料电池的使用要求，为国内燃料电池的研发提供了一种专用的国产配套材料。

主权项

1.燃料电池用高性能碳纤维电极材料的生产方法，其特征在于包括以下工艺步骤：1)选用含碳量大于95％，长度3mm-6mm，纤维直径为5μm-10μm的无胶聚丙烯腈基碳纤维为原料，按非织造工艺进行抄造，其中采用羧甲基纤维素作为碳纤维分散剂，用量为碳纤维的20-30％；以水溶性聚乙烯醇纤维作为增强粘结纤维，用量为碳纤维的14-20％；2)经步骤1)抄造的半成品，即原纸，选用水溶性酚醛树脂，采用浸渍方式进行树脂涂布，并控制树脂涂布量为原纸的45％-55％，然后在95℃-115℃温度下干燥；所述的水溶性酚醛树脂中添加KH550交联剂，添加量为水溶性酚醛树脂的10-15％；3)采用平板硫化机，在温度175℃-195℃、压力1.0Mpa-1.5Mpa条件下热压处理，热压时间为25-40秒；4)在2100-2300℃温度下进行高温碳化处理，高温碳化工艺中，1000℃以下时，在真空条件下的升温速率为4-6℃/分钟；1000℃以上时，在真空或惰性气体保护条件下的升温速率为10-15℃/分钟；然后再经保温和降温处理，其中，保温时间为0.8-1.2小时；采用自然降温的方式进行降温；上述步骤1)中的抄造面密度为38-42g/m2，相应的步骤3)中采用双层面密度为38-42g/m2进行复合热压。