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质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC)作为一种多元化、持久化的能源转换装置,已掀起了世界各国的研究热潮。在PEMFC的膜电极中,炭纸是常用的气体扩散层(Gas Diffusion Layer, GDL)的基底材料,其结构和性能对PEMFC的性能具有极其重要的影响。本论文以浸渍-模压制备技术为基础,对满足燃料电池要求的炭纸制备作出了新的探索和尝试,并针对石墨化温度对炭纸综合性能的影响做了相关研究。以酚醛树脂为浸渍剂,经浸渍模压工艺制备PEMFC用炭纸。研究了石墨化过程中,温度对炭纸结构及性能的影响。结果表明：随石墨化温度升高,炭纸密度增大,而孔隙度和透气率降低,抗拉强度变低。并且发现,随石墨化温度增加,炭纸石墨化度增加,平面电阻率下降、热导率升高,用经2500℃石墨化处理的炭纸组装燃料电池,以氢气和氧气作燃料和氧化剂,当电流密度为2106mA·cm-2时电池输出电压可达0.532V。用端羧基丁腈橡胶(Carboxyl-terminated Modifier, CTBN)改性酚醛树脂为浸渍剂,研究了CTBN含量对炭纸结构和性能的影响。结果表明：随CTBN含量增加,炭纸孔隙率、气透率增加,电池性能提高,电阻率减小,力学性能先增强后减弱。当CTBN含量为30%时,炭纸力学性能最优,其他性能指标为：孔隙率为65.6%,透气率为2130ml·mm·cm-2·hr-1·mmAq-1,电阻率为23.2mΩ·cm;抗拉强度为30.14MPa,抗弯强度为68.15MPa,分别高于Toray炭纸17%和21%；当电流密度为2010mA·cm-2时输出电压可达0.513V。并且发现,对于添加CTBN的炭纸,影响其电阻率的主要因素是纤维/基体界面的结合程度。用导电炭黑(Conductive Carbon Black, CB)改性酚醛树脂为浸渍剂,研究了CB含量对炭纸结构和性能的影响。结果表明：随CB含量增加,炭纸厚度不变、密度增加,孔隙率、气透率均减小,炭纸抗拉强度先增加后减小,电阻率先减小后增加。当CB含量为6%,电流密度为1156mA·cm-2时输出电压为0.502V,此时抗拉强度和电阻率达最优值,分别为36.82MPa,15.72mΩ·cm,比未添加CB的炭纸提高了22.4%和39.8%。图29幅,表8个,参考文献70篇