碳紙實驗室成型

今天文章主要介紹下燃料電池氣體擴散層的制造工藝。氣體擴散層就是燃料電池電堆里面的一個核心材料，目前我們國家還是主要依靠進口來解決氣體擴散層這樣一個材料問題。氣體擴散層總體來說，也是我們燃料電池技術發展里面一個卡脖子技術。我們必須要解決這樣一個技術，目前國內已有部分院校和企業實現了碳纖維氣體擴散層的小批量生產問題，但是國內仍有很多院校和企業在探索碳纖維氣體擴撒層的工藝和配方，這里就簡單介紹下碳纖維氣體擴散層實驗室制備時常用的工藝和實驗室設備。

一 原材料和儀器準備

 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  熱固型酚醛樹脂

1.2 儀器準備

   燒杯，數控超聲儀（AT-CS-20)  AT-XW-3調頻式纖維解離器 AT-FCP-2抄片器  AT-HG鼓風干燥箱 AT-FH復合留著平臺（浸膠輥壓機）  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（長度范圍：5-6mm ）→2.2去膠軟化（方法：乙醇加熱浸泡或使用旋轉蒸發儀。

作用：用溶劑溶解纖維生產過程中添加的膠增加纖維的柔軟度和結合力）

→2.3纖維分散（試劑：陰離子，陽離子，或高分子分散劑。設備：AT-XW-3調頻式纖維解離器  操作：轉速5000轉/分  轉數：10000轉左右）AT-CS-20數控超聲儀超聲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移拖網，打開氣動勻漿1分鐘→關閉勻漿靜置10秒→開啟放水閥放水→關閉放水閥開啟真空泵抽濾2分鐘→吸水濾紙轉移成型紙片→帶著轉移拖網放入烘箱干燥→2.5轉移到浸潤成型器加入酚醛樹脂浸漬10分鐘，排掉溶液打開真空抽濾5分鐘）

→2.6干燥（將浸潤后的碳紙干燥箱中干燥，干燥時間以紙樣含水率不高于10%為準，不同克重紙樣干燥時間不同）浸潤后根據碳纖維用量和成紙的克重計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行熱壓。→2.7后期處理（到此一張成型碳紙已經成型，后面工序皆是成為氣體擴散層的準備）然后移入碳化爐中先200度左右溫度烘干2-3小時，然后再氮氣保護下1500-2000度進行