洋葱碳基双极板制备及在PEMFCs中的应用

以甲烷为碳源，采用化学气相沉积(CVD)法制备了尺寸均匀(粒径在50～140 nm)的带有金属核心的纳米洋葱碳(CNOs)。通过微波加热对合成的CNOs进行纯化得到纯度为99%的洋葱碳材料，并作为双极板导电填料应用于质子交换膜燃料电池(PEMFCs)电堆。通过CNOs的表征和分析表明，合成的CNOs中内嵌Fe-Ni纳米金属粒子。由接触角测试可知，注塑工艺制备的洋葱碳基双极板的润湿角低于91°,亲水性较商用石墨双极板有所改善，有利于电子的传输。经自呼吸电堆耐久性和功率测试发现，由洋葱碳基双极板组装的电堆在13.2 V下的输出功率达到58 W,比商业石墨双极板电堆输出功率(48 W)提高21%。研究证实洋葱碳基复合材料可以提高PEMFCs电堆的功率密度、效率及寿命。     

酚醛树脂/石墨双极板复合材料的实验研究

以酚醛树脂与石墨粉料为原料通过热模压成形得到一种燃料电池双极板材料.采用正交试验方法研究了石墨含量、固化时间以及固化温度对复合材料的影响.同时研究了单因素与正交试验中,石墨含量对复合材料性能的影响.结果表明:石墨含量对复合材料的电导率与弯曲强度影响显著,其次为固化时间与固化温度,但对复合材料的性能影响不显著;影响复合材料导电率的三个因素最佳组合为为A3B5C1,此时电导率为171.2 s/cm.影响弯曲强度的最优组合为A2B3C2,弯曲强度为62.9 MPa.在单因素与正交试验中,复合材料的弯曲强度随石墨含量的增加而减小,对于复合材料的导电率,单因素试验中,随石墨含量的增加而增加,而在正交实验中,却出现先增加后减小的趋势.     

环氧树脂/石墨双极板复合材料的性能分析

以固态环氧树脂(EP)粉与石墨(G)粉混合物为原料,通过低温热压烧结制得一种双极板材料.研究了EP/G复合材料的弯曲强度和电导率随环氧树脂含量、模压温度和保温时间的影响变化.结果表明:随着环氧树脂含量的增加,EP/G复合材料的弯曲强度呈先上升后下降趋势,在EP含量为10;(质量分数)时达到最大,而电导率呈下降趋势;随模压温度的升高,EP/G复合材料的弯曲强度逐渐变大,电导率则先增长后降低;随着保温时间的延长,EP/G复合材料的弯曲强度和电导率都呈现先增长后降低的变化趋势;环氧树脂含量为10;质量分数,模压温度为275 ℃,保温时间为100 min时,所得复合材料弯曲强度为53.11 Mpa,电导率达到209.25 S/cm.     

成型压力对SiCnf增韧SiC陶瓷基复合材料微观结构和性能的影响

研究采用不同成型压力制备不同体积分数的SiC纳米纤维预制体,并通过前驱体浸渍裂解和反应熔渗联用工艺制备了SiC纳米纤维增韧SiC陶瓷基复合材料。研究了成型压力对SiC陶瓷基复合材料结构和性能的影响。结果表明,通过模压成型可实现高体积分数的SiC纳米纤维预制体的制备。当成型压力为40 MPa时,预制体SiC纳米纤维体积分数高达22.13%,但过高的成型压力也会导致SiC纳米纤维断裂。相较于单一前驱体浸渍裂解工艺,采用前驱体浸渍裂解和反应熔渗联用工艺制备的复合材料孔隙率显著降低,材料平均孔隙率从14.19%降至1.43%。当成型压力为30 MPa时,复合材料中游离硅含量低且SiC纳米纤维断裂少,材料抗弯强度和断裂韧性分别达到最大值178 MPa和21.6 MPa·m^1/2。     

成型方法对纳米二氧化硅陶瓷烧结行为及微观结构的影响

以二氧化硅纳米粉为原料通过流延成型和模压成型两种不同成型方法制备纳米二氧化硅陶瓷,用X射线衍射仪对原料粉和陶瓷进行物相分析,用场发射扫描电子显微镜分析陶瓷微观形貌.结果表明,用流延成型坯体颗粒在1050℃时出现熔融现象并且开始形成晶格不完整的α-方石英相;而模压成型坯体颗粒在950℃时出现非常明显的熔融现象,并晶化生成晶格完整的α-方石英相,说明纳米氧化硅的烧结温度不仅远低于传统烧结温度,而且其晶化反应直接生成α-方石英结构,不会出现α-石英和鳞石英.同时用微晶学说解释了纳米氧化硅烧结过程的相变.     

高取向度石墨基复合材料力学性能及微观结构研究

以ZrB2和SiC为烧结助剂,采用流延-叠层-热压工艺制备高取向石墨基复合材料,并对其抗弯强度、断裂韧性、断裂行为以及微观结构进行了研究.结果表明:该石墨基复合材料结构完整,其中片状石墨颗粒平行热压面高度定向排列.弯曲强度和断裂性能及致密度都得到大幅度提高,垂直片层和平行片层方向测试的抗弯强度和断裂韧性分别为104 MPa、2.07 MPa·m1/2和84 MPa、1.97 MPa·m”2.高取向石墨基复合材料受到不同方向力冲击时的断裂行为显著不同,垂直层面加压时断裂由脆性破坏变为非脆性破坏行为,断裂功达到145 J/m2为平行层面测试的2倍.非脆性破坏行为主要归因于层界和高度定向的片状石墨颗粒诱导裂纹偏转分叉以及片状石墨颗粒桥联拔出.     

三种氟化石墨的合成与性能的研究

利用自制电解槽电解KF*2HF电解液可制得氟气,将其净化后再与鳞片石墨、人造石墨和土状石墨分别进行反应,保持温度500℃,并经15h连续不断的反应,可合成制得3种氟化石墨.测试结果表明:鳞片石墨合成的氟化石墨在红外光谱波数1219cm-1处吸收谱峰强度大于另外两种氟化石墨,且其真密度、含氟量、电阻率最高.因此,作为合成氟化石墨的原料,鳞片石墨优于人造石墨和土状石墨.     

微孔HAp-ZrO2生物复合材料的制备及成孔机制研究

本文主要对微孔型HAp基生物材料的制备工艺及成孔机制进行了初步研究.研究发现,经冷压成型、等静压成型后的坯体再用无压烧结可制得孔径不等的微孔型HAp-ZrO2复合材料.在成型压力、烧结温度及保温时间都相同的条件下,添加剂与纳米氧化锆含量越高复合材料的强度越低,但其最低弯曲强度也达到23MPa,大大高于已报道的多孔型材料.添加剂及纳米ZrO2的加入量是材料中孔径大小及孔隙率高低的关键因素,而成型方式、烧结温度及保温时间因素对其也有影响.     

TiO2/石墨烯纳米复合材料制备及其光催化性能研究

以TiCl3和氧化石墨(GO)为原料,采用简便的原位液相法制备了TiO2/石墨烯(RGO)纳米复合材料.利用XRD、SEM、XPS和UV-Vis光谱表征了其微观结构及性能,实验考察了复合材料光催化还原CO2性能,探究了其光催化反应机理.研究表明,TiO2/石墨烯纳米复合材料具有显著的光催化还原活性,光催化反应产物选择性高,反应6.0h甲醇的累积产量为3.43 mmol/L,石墨烯的协同效应提高了TiO2半导体的光催化活性和反应效率.     

纳米Y2O3悬浮液流变性能及注浆成型研究

以比表面积为18.1 m2/g的纳米粉体Y2O3为原料,柠檬酸铵(TAC)作为分散剂制备Y2O3悬浮液,研究TAC含量、pH值、球磨时间及固相含量对Y2 O3悬浮液流变性能的影响.结果表明:加入2.2;(质量分数)的TAC,调节悬浮液的pH值为9.4～11.5,球磨8 h可以获得分散稳定的Y2 O3悬浮液;悬浮液的粘度随固相含量的增加而增大,对不同固相含量的悬浮液进行注浆成型,发现固相含量为33;(体积分数)的悬浮液致密度最高.与传统的模压成型工艺相比,注浆成型得到的坯体中粉体颗粒分散均一.