收藏本站
《江南大学》 2018年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

燃料电池用碳纤维纸的制备与性能研究

桑明珠  
【摘要】:燃料电池是一种高效、简单的清洁能源,在全球受到世人瞩目。碳纤维纸由于其优异的性能,通常作为燃料电池气体扩散层的基底材料,碳纤维纸的结构和性能对燃料电池的性能产生相当重要的影响。碳纤维表面光滑,纤维之间结合力较低,故需要添加造纸助剂来改善纸的匀度及其综合性能。本文采用碳纤维为原料,以湿法造纸技术为基础,系统地探讨了分散剂、聚乙烯醇(PVA)、填料对碳纤维纸综合性能的影响。研究了聚氧化乙烯、Tween-80、阴离子聚丙烯酰胺(APAM),PVA,碳纳米管、导电碳黑、石墨烯对碳纤维纸性能的影响。结果表明:随着分散剂、PVA含量的增加,碳纤维纸孔隙率上升,拉伸强度增大,电阻率减小。当APAM含量为0.15 wt%时,碳纤维纸的性能相对最佳,碳纤维纸拉伸强度33.60 MPa,电阻率为26.80 mΩ·cm,孔隙率为63.16%。当PVA含量为7 wt%时,碳纤维性能相对最佳,拉伸强度为34.46 MPa,体积电阻率为22.36 mΩ·cm,孔隙率为63.56%。随着填料含量的增加,碳纤维纸拉伸强度增大,电阻率减少。当导电碳黑含量为7 wt%时,碳纤维性能相对最佳,拉伸强度为41.76 MPa,体积电阻率为10.76 mΩ·cm,孔隙率为50.96%。为了提高碳纤维纸的强度及电学性能,采用腰果酚和酚醛树脂协同改性的酚醛树脂为浸渍剂,研究了腰果酚含量对碳纤维纸结构和性能的影响。结果表明:随腰果酚含量增加,碳纤维纸孔隙率增大,力学性能提高,电阻率减小。当腰果酚含量为20%,石墨烯含量为5%时,碳纤维纸性能最优,孔隙率为67.46%,电阻率为18.46 mΩ·cm;拉伸强度为38.17 MPa。碳纤维纸性能提高的主要原因是纤维与基体界面的结合程度增大。为了改善碳纤维纸的匀度及其性能,以碳纳米管和石墨烯协同改性的碳纤维为原料,探究了碳纳米管、石墨烯的含量及比例对碳纤维纸结构和性能的影响。结果表明:随碳纳米管/石墨烯含量增加,碳纤维纸厚度不变、密度增加,孔隙率减小,拉伸强度先增加后减小,电阻率先减小后增加。随碳纳米管/石墨烯比例增加,碳纤维纸厚度、密度不变,孔隙率增大,拉伸强度减小,电阻率增加。当碳纳米管/石墨烯含量为0.2%时(碳纳米管:石墨烯为1:2),此时碳纤维纸拉伸强度和电阻率达最佳值,分别为41.37 MPa,13.52 mΩ·cm,比未改性的碳纤维纸提高了37.08%和43.1%。
【学位授予单位】:江南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TS761;TM911.4

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴俊青;俞科静;钱坤;;不同比例碳纳米管/石墨烯杂化材料的制备及性能[J];功能材料;2015年16期
2 娄丹丹;赵帅国;李国杰;翟威;代坤;刘春太;;导电填料维数对PA6/UHMWPE基导电复合材料拉伸敏感行为的影响[J];塑料工业;2015年07期
3 黄婧;文婕;江成发;杨文;;酚醛树脂基多孔炭的制备及应用研究进展[J];功能材料;2015年01期
4 李伟;周保全;李中辉;王明宇;贾攀峰;;石墨烯改性热固性树脂及其纤维复合材料的研究进展[J];玻璃钢/复合材料;2014年11期
5 王登武;王芳;;酚醛树脂/混酸处理碳纳米管复合材料的制备与性能[J];中国塑料;2014年09期
6 邹鹏;石文荣;杨书华;黄德欢;;石墨烯的化学气相沉积法制备及其表征[J];材料科学与工程学报;2014年02期
7 付俊;韦春;黄绍军;苏乐;曾思华;王武;刘红霞;吕建;;表面改性对酚醛树脂/氧化石墨烯复合材料的力学性能与摩擦性能的影响[J];塑料科技;2014年03期
8 赵冬梅;李振伟;刘领弟;张艳红;任德财;李坚;;石墨烯/碳纳米管复合材料的制备及应用进展[J];化学学报;2014年02期
9 易义武;曾效舒;;PBT/石墨烯/碳纳米管复合材料的制备及其导电性能研究[J];材料导报;2012年20期
10 刘燕珍;李永锋;杨永岗;温月芳;王茂章;;石墨烯/酚醛树脂/炭纤维层次复合材料的制备及其性能[J];新型炭材料;2012年05期
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 胡蓉;质子交换膜燃料电池用炭纸的制备与性能研究[D];中南大学;2014年
2 李雅东;燃料电池扩散层用碳布的制备工艺研究[D];北京化工大学;2013年
3 崔丽娟;纸张层间加填工艺及成纸机理的研究[D];陕西科技大学;2012年
4 逄锦江;硅酸铝纤维特性及其成纸性能的研究[D];山东轻工业学院;2010年
5 徐梅;无机纳米材料改善纤维素保鲜膜性能研究[D];天津科技大学;2010年
6 周兆云;燃料电池气体扩散电极用碳纳米管/碳纤维复合碳纸的制备[D];东华大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 冉繁鹏;刘红妹;;基于碳纳米材料的毛细管电色谱固定相研究进展[J];分析测试技术与仪器;2015年04期
2 苏江;;石墨烯碳纳米管复合材料制备、性能及应用研究[J];橡塑技术与装备;2015年22期
3 郭东杰;位自英;李亚珂;李晓峰;孙淑敏;陈亚清;方少明;;三维石墨烯-氧化镍纳米晶复合膜的电容性能[J];材料科学与工程学报;2015年05期
4 杨勇;徐晓斌;王训;;基于有机-无机混合物制备的钼系纳米材料及其电催化析氢性能研究(英文)[J];Science China Materials;2015年10期
5 罗杰;李朝威;兰竹瑶;陈名海;姚亚刚;赵岳;;纳米碳基材料在导电胶黏剂中的应用[J];化学进展;2015年09期
6 曹宁宁;郑玉婴;樊志敏;王翔;;氧化石墨烯纳米带-碳纳米管/TPU复合材料薄膜的制备及表征[J];高分子学报;2015年08期
7 闫莉莉;高云涛;李晓芬;刘萍;;10-羟基喜树碱在碳纳米管-离子液体修饰电极上的电催化氧化及电分析方法[J];分析试验室;2015年07期
8 钮东方;丁勇;马智兴;王明辉;刘洲;张博文;张新胜;;纳米碳纤维的表面改性对水电解析氢反应催化活性的影响[J];化学学报;2015年07期
9 闫莉莉;高云涛;李晓芬;;花旗松素在碳纳米管-离子液体修饰碳糊电极上的电催化氧化及其测定[J];化学研究与应用;2015年07期
10 王刚;蔺海兰;李丝丝;卞军;李佳镁;陈立兴;徐玉明;鲁云;;GS-EDA/CNTs协同改性PS纳米复合材料的制备及力学性能[J];弹性体;2015年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 桑明珠;燃料电池用碳纤维纸的制备与性能研究[D];江南大学;2018年
2 阮秀娟;造纸污泥回填纸幅工艺的优化及机理研究[D];陕西科技大学;2017年
3 魏宁;纳米SiO_2改性聚酰亚胺纤维及其纸基材料性能研究[D];陕西科技大学;2017年
4 倪建萍;纤维与水凝胶复合材料的制备与应用[D];天津科技大学;2015年
5 豆莞莞;纳米粒子增强芳纶纸性能的研究[D];陕西科技大学;2015年
6 刘鹏;抗菌、可降解丝瓜络/PVA/EVA包装材料的制备及性能研究[D];北京印刷学院;2015年
7 胡蓉;质子交换膜燃料电池用炭纸的制备与性能研究[D];中南大学;2014年
8 吕玲娟;溶剂法制备改性纤维素膜及其性能的研究[D];天津理工大学;2014年
9 张晓艳;离子液体中再生纤维素膜的制备及性能研究[D];广西大学;2013年
10 马康;新型硅酸盐墙体保温材料的试验研究[D];河北工业大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈中华;王建川;余飞;张正国;高学农;;氧化石墨烯/密胺树脂复合材料的制备及其热性能研究[J];功能材料;2015年01期
2 王雅雯;莫尊理;赵国平;郭瑞斌;胡惹惹;魏晓娇;;石墨烯/树状大分子复合材料研究进展[J];功能材料;2014年22期
3 蒋彩;江大志;;高性能树脂基体改性的研究进展[J];高分子材料科学与工程;2013年10期
4 文婕;孙文晶;杨文;;氧化改性活性炭吸附脱氮选择性研究[J];功能材料;2013年20期
5 田雷雷;魏贤勇;庄全超;宗志敏;孙世刚;;石墨烯包裹Cu_(2+1)O/Cu复合材料的制备及其储锂性能[J];化学学报;2013年09期
6 葛雯;吕斌;;Cu箔衬底上石墨烯纳米结构制备[J];材料科学与工程学报;2013年04期
7 张泰然;孙陆威;何海平;叶志镇;;化学法制备水溶性良好的石墨烯及其荧光淬灭应用[J];材料科学与工程学报;2013年04期
8 邹琼;刘娟;朱刚兵;张小华;陈金华;;一种新型酶生物燃料电池阳极构建及性能研究[J];化学学报;2013年08期
9 孙红梅;曹林园;逯乐慧;;三维多孔石墨烯/铂钯双金属杂化体作为高性能的甲醇氧化电催化剂[J];化学学报;2013年04期
10 LIU WenJie;WANG ChengYang;WANG JiuZhou;JIA Fan;ZHENG JiaMing;CHEN MingMing;;Preparation of mesoporous MgO-templated carbons from phenolic resin and their applications for electric double-layer capacitors[J];Chinese Science Bulletin;2013年09期
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王玲丽;质子交换膜燃料电池电极耐久性的研究[D];大连交通大学;2009年
2 常新;质子交换膜燃料电池用炭纸的研制[D];中南大学;2009年
3 刘义成;燃料电池监控系统的研究和开发[D];上海交通大学;2009年
4 张灵燕;新型导电填料复合水泥基材料的压敏性研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
5 赖晓琳;阳离子型苯丙乳液的合成与应用[D];福建师范大学;2008年
6 朱峰;抗菌剂的制备及其在抗菌薄膜材料上的应用[D];苏州大学;2008年
7 赵盾;杨木化机浆制浆工艺对成浆纤维束含量影响[D];天津科技大学;2008年
8 周兆云;燃料电池气体扩散电极用碳纳米管/碳纤维复合碳纸的制备[D];东华大学;2008年
9 邹海峰;铝合金压铸用粉状脱模剂的开发与性能研究[D];华中科技大学;2007年
10 徐海峰;质子交换膜燃料电池微孔层制备方法的研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2006年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张敏;朱礼斌;朱波;李洪俊;杨先辉;;碳纤维表面处理研究现状[J];高科技纤维与应用;2017年02期
2 王海晶;;碳纤维表面处理专利技术分析[J];纺织科技进展;2017年07期
3 孙书杰;刘秀军;冯志海;樊桢;李同起;;碳纤维表面化学镀的研究进展[J];材料导报;2014年05期
4 张拯;何宏伟;高峰;;碳纤维表面处理对水泥砂浆性能的影响及其发展方向[J];化工新型材料;2013年06期
5 孙微;贺福;;用反气相色谱测定碳纤维表面能[J];高科技纤维与应用;2013年03期
6 李艳;徐卫平;张兴龙;;碳纤维表面处理的研究进展[J];化纤与纺织技术;2013年03期
7 钱鑫;王微霞;王雪飞;欧阳琴;陈友汜;;不同方法退浆后碳纤维表面形态结构变化的研究[J];合成纤维;2012年01期
8 毕辉;寇开昌;赵清新;吴海维;王志超;张教强;;碳纤维表面化学镀镍的研究进展[J];材料导报;2008年04期
9 王赫;刘亚青;张斌;;碳纤维表面处理技术的研究进展[J];合成纤维;2007年01期
10 孙跃;万喜伟;姜久兴;赫晓东;;碳纤维表面化学镀镍前处理工艺研究[J];中国表面工程;2007年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王源升;毛莲;;胺化改性碳纤维表面及其性能研究[A];2014年全国高分子材料科学与工程研讨会学术论文集(上册)[C];2014年
2 马金瑞;赵龙;李敏;张佐光;;几种碳纤维表面能差异性研究[A];第17届全国复合材料学术会议(纳米复合材料与界面分论坛)论文集[C];2012年
3 张淑斌;刘福杰;王浩静;孟令瑶;;等离子体技术在碳纤维表面处理中的应用[A];第17届全国复合材料学术会议(纳米复合材料与界面分论坛)论文集[C];2012年
4 李灵聪;王丽丽;于运花;杨小平;;碳纤维表面性质及其环氧树脂基复合材料湿热性能研究[A];2013年全国高分子学术论文报告会论文摘要集——主题L:高性能树脂[C];2013年
5 王文娟;杨继萍;张宝艳;;预处理温度对上浆剂结构及碳纤维表面组成的影响[A];复合材料:创新与可持续发展(上册)[C];2010年
6 陈发桥;王继辉;冀运东;张彦文;;碳纤维表面处理对聚合物基复合材料电性能的影响[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(2)[C];2007年
7 原浩杰;张寿春;吕春祥;;碳纤维表面聚酰胺酸涂层的制备及表征[A];第17届全国复合材料学术会议(纳米复合材料与界面分论坛)论文集[C];2012年
8 臧真娟;王源升;邓钦沂;王思亮;何特;;碳纤维表面的电子束辐射接枝改性[A];2012年全国高分子材料科学与工程研讨会学术论文集(下册)[C];2012年
9 朱珊珊;王源升;张海生;周慧慧;;碳纤维表面电化学接枝聚合改性[A];2013年全国高分子学术论文报告会论文摘要集——主题K:先进纤维[C];2013年
10 徐志伟;邓钊;吴晓青;黄玉东;李嘉禄;;预辐照接枝对碳纤维表面及复合材料界面的影响[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(下册)[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 记者 房琳琳;新材料帮碳纤维“甩掉”传统涂层[N];科技日报;2016年
2 本报记者 褚赞赞;复合材料行业机遇和挑战并存[N];中国建材报;2018年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李益华;PVDF/碳纤维催化阴极膜耦合MBR/MFC体系的性能提升及应用[D];大连理工大学;2017年
2 左玉弟;超轻碳纤维反射镜及支撑技术研究[D];中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所);2018年
3 姚江薇;PAN基碳纤维成形和表面处理中的弱节生成与抑制机理[D];东华大学;2005年
4 田艳红;硼催化法制备高模碳纤维工艺及机理的研究[D];北京化工大学;1997年
5 张小玉;碳纤维智能层的特性及其场域监测[D];武汉理工大学;2007年
6 王守德;碳纤维硫铝酸盐水泥复合材料的制备及其机敏特性[D];武汉理工大学;2007年
7 徐志伟;γ射线辐照对腰形碳纤维及其复合材料界面的影响[D];哈尔滨工业大学;2007年
8 喻冬秀;包覆型短碳纤维的制备和电磁性能的研究[D];华南理工大学;2007年
9 马丽春;碳纤维表面化学修饰及其复合材料界面性能研究[D];哈尔滨工业大学;2016年
10 王彩凤;碳纤维表面多尺度组元构筑及其复合材料界面性能研究[D];哈尔滨工业大学;2017年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陶瑞丰;超疏水碳纤维/环氧树脂复合材料的制备及性能研究[D];东北石油大学;2018年
2 李肖;非金属纤维增强Al_3Ti基复合材料的制备与性能[D];哈尔滨工程大学;2018年
3 桑明珠;燃料电池用碳纤维纸的制备与性能研究[D];江南大学;2018年
4 张孟杰;改性碳纤维/环氧树脂复合材料界面性能的研究[D];长春工业大学;2018年
5 宋俊涛;碳纤维表面碳涂层的水热制备及机理研究[D];哈尔滨工业大学;2018年
6 徐志明;碳纤维表面负载GO/CNTs体系构建及其界面性能研究[D];哈尔滨工业大学;2018年
7 王宝铭;QZ5526碳纤维表面改性研究[D];哈尔滨工业大学;2018年
8 芦骏山;聚丙烯腈流变行为及碳纤维微观结构与力学性能关系[D];兰州交通大学;2018年
9 郝傲松;碳纤维展纤纱及展纤织物复合材料制备与性能研究[D];东华大学;2018年
10 刘佳佳;碳纤维增强SiC复合材料制备工艺及性能研究[D];哈尔滨工业大学;2018年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026