石墨粉对PEMFC用炭纸性能的影响

梁伊丽^1,2，谢志勇¹，涂川俊¹，汤贤¹，杨飘飘¹，金谷音¹，黄启忠¹

1. 中南大学粉末冶金国家重点实验室2. 中南大学生物冶金教育部重点实验室

摘 要：以干法成型技术所制备的聚丙烯腈基炭纤维纸作为炭纸坯体,添加有石墨粉的酚醛树脂溶液作为浸渍剂,通过浸渍、模压固化和热处理工艺制得PEMFC用炭纸。结果表明,随石墨含量的增加,炭纸的厚度、孔隙率逐渐增加,透气性、导电能力逐渐增强,密度和抗拉强度呈先增加后降低的变化规律,当石墨粉质量分数达到5%时炭纸的综合性能最佳,其基本性能参数为:厚度0.23 mm,密度0.53 g·cm-3,气透率2 080 mL·mm·cm-·2h-·1mmAq-1,孔隙率66%,平面电阻率2.6 mΩ·cm-1,拉伸强度19.4 MPa,符合质子交换膜燃料电池气体扩散层对炭纸的要求。采用Pt载量为0.5 mg·cm-2的MEA,在H2/Air=1.2/2.5、温度65℃、常压条件下进行单体电池性能测试,电流密度为800 mA·cm-2时输出电压为0.65 V,电池输出性能较好。

关键词：炭纸;石墨粉;电阻率;抗拉强度;透气率;