基于聚苯胺/碳纳米管@镍泡沫的夹层结构复合双极板的多性能协同优化

《Polymer Composites》：Multi-Performance Synergistic Optimization of Sandwich-Structured Composite Bipolar Plates Based on Polyaniline/Carbon Nanotubes@Nickel Foam

双极板在质子交换膜燃料电池中应用广泛，传统金属双极板耐腐蚀性差，石墨双极板导电性和机械强度不足。本研究采用超声波辅助分散制备高导电聚苯胺/羟基化碳纳米管与石墨复合填料，通过热压成型工艺在镍泡沫基底与石墨间层之间构建复合结构。测试表明新型双极板导电性达389.9 S/cm，热导率22.62 W/m2K，抗弯强度64.62 MPa，同时具备优异气密性、水分管理和耐腐蚀性能，经耐久性测试验证其工程适用性。

　　

摘要

双极板（BPs）是质子交换膜燃料电池中的关键组件，直接影响系统的效率。传统的金属双极板耐腐蚀性较差，而石墨双极板则受到固有导电性和机械强度的限制。尽管复合填料为性能提升提供了一种可行的方法，但主要的研究难点在于如何在均匀填料分散、稳定的导电网络以及显著提高的耐腐蚀性之间找到平衡。在这里，我们报告了一种使用高导电性的聚苯胺/羟基化碳纳米管和石墨作为填料来制备高性能复合双极板的策略。这些填料通过超声辅助分散制备后，沉积在镍泡沫上，并通过热压固化与石墨中间层结合。所得双极板具有389.9 S/cm的导电性、22.62 W·m?1·K?1的热导率和64.62 MPa的弯曲强度。此外，这些双极板还具备优异的气密性、有效的水分管理能力和抗腐蚀性能。耐久性测试证实了所开发双极板在实际使用条件下的稳定性。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。