碳紙實(shí)驗(yàn)室成型

今天文章主要介紹下燃料電池氣體擴(kuò)散層的制造工藝。氣體擴(kuò)散層就是燃料電池電堆里面的一個(gè)核心材料，目前我們國(guó)家還是主要依靠進(jìn)口來(lái)解決氣體擴(kuò)散層這樣一個(gè)材料問(wèn)題。氣體擴(kuò)散層總體來(lái)說(shuō)，也是我們?nèi)剂想姵丶夹g(shù)發(fā)展里面一個(gè)卡脖子技術(shù)。我們必須要解決這樣一個(gè)技術(shù)，目前國(guó)內(nèi)已有部分院校和企業(yè)實(shí)現(xiàn)了碳纖維氣體擴(kuò)散層的小批量生產(chǎn)問(wèn)題，但是國(guó)內(nèi)仍有很多院校和企業(yè)在探索碳纖維氣體擴(kuò)撒層的工藝和配方，這里就簡(jiǎn)單介紹下碳纖維氣體擴(kuò)散層實(shí)驗(yàn)室制備時(shí)常用的工藝和實(shí)驗(yàn)室設(shè)備。

一 原材料和儀器準(zhǔn)備

 1.1 原料：5-6毫米短切碳纖維（一般采用日本東麗公司的）

  化學(xué)試劑：乙醇  分散劑：吐溫-80（或HEC纖維素，甲基纖維素，羥甲基纖維素納），減水劑：FDN高效減水劑   分散劑：磷酸三丁脂  粘合劑：PVA聚乙烯醇  熱固型酚醛樹(shù)脂

1.2 儀器準(zhǔn)備

   燒杯，數(shù)控超聲儀（AT-CS-20)  AT-XW-3調(diào)頻式纖維解離器 AT-FCP-2抄片器  AT-HG鼓風(fēng)干燥箱 AT-FH復(fù)合留著平臺(tái)（浸膠輥壓機(jī)）  AT-PGQ-3 熱壓平板干燥器 AT-TMF 高溫碳化爐  

二 成型流程

2.1商品碳纖維（長(zhǎng)度范圍：5-6mm ）→2.2去膠軟化（方法：乙醇加熱浸泡或使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀。

作用：用溶劑溶解纖維生產(chǎn)過(guò)程中添加的膠增加纖維的柔軟度和結(jié)合力）

→2.3纖維分散（試劑：陰離子，陽(yáng)離子，或高分子分散劑。設(shè)備：AT-XW-3調(diào)頻式纖維解離器  操作：轉(zhuǎn)速5000轉(zhuǎn)/分  轉(zhuǎn)數(shù)：10000轉(zhuǎn)左右）AT-CS-20數(shù)控超聲儀超聲3-5分鐘+   →2.4纖維成型：將纖維溶液加入抄片器中，然后加入配置好的聚乙烯醇溶液和磷酸三丁脂溶液在抄片器底部加入轉(zhuǎn)移拖網(wǎng)，打開(kāi)氣動(dòng)勻漿1分鐘→關(guān)閉勻漿靜置10秒→開(kāi)啟放水閥放水→關(guān)閉放水閥開(kāi)啟真空泵抽濾2分鐘→吸水濾紙轉(zhuǎn)移成型紙片→帶著轉(zhuǎn)移拖網(wǎng)放入烘箱干燥→2.5轉(zhuǎn)移到浸潤(rùn)成型器加入酚醛樹(shù)脂浸漬10分鐘，排掉溶液打開(kāi)真空抽濾5分鐘）

→2.6干燥（將浸潤(rùn)后的碳紙干燥箱中干燥，干燥時(shí)間以紙樣含水率不高于10%為準(zhǔn)，不同克重紙樣干燥時(shí)間不同）浸潤(rùn)后根據(jù)碳纖維用量和成紙的克重計(jì)算聚乙醇的留著率以留著率20%為宜。紙的總克重-碳纖維含量/紙的總克重。干燥后將紙樣放入加熱型平板干燥器進(jìn)行熱壓?！?.7后期處理（到此一張成型碳紙已經(jīng)成型，后面工序皆是成為氣體擴(kuò)散層的準(zhǔn)備）然后移入碳化爐中先200度左右溫度烘干2-3小時(shí)，然后再氮?dú)獗Ｗo(hù)下1500-2000度進(jìn)行