质子交换膜燃料电池是现代很有竞争力的发电装置,双极板的研究对于质子交换膜燃料电池的产业化具有重要意义。双极板的材料可以是石墨材料、金属材料、复合材料和结构复合材料,但各种材质均有其优缺点。 本论文选择酚醛树脂(PF)、ZD001聚酰亚胺树脂(ZD001 PI)、ZD002聚酰亚胺树脂(ZD002 PI)、热塑性聚酰亚胺(GCPI)、蜜胺树脂(MF)等作为填充剂,石墨为基体材料,用真空模压的方法制备聚合物石墨复合双极板。研究了外压、不同聚合物、聚合物含量和添加金属粉末对材料电阻的影响。实验表明石墨复合板的导电性随石墨含量的增加而增大,随着外压的增大,其接触电阻迅速减小直至几近恒定值;不同聚合物组成的极板其电阻差别不大,而制备方法对材料粒子的分散程度有影响,其结果是分散程度越高,导电能力越强;石墨粉在混合物中的比例越高,导电性能越好。由于金属与石墨之间存在不同的界面,加入金属粉末后复合板的电阻未下降反而增大。本论文研究了部分双极板的电化学性能,测得酚醛树脂石墨复合板与纯石墨板的腐蚀电流密度数量级一致,而加入金属粉末的复合板的腐蚀电流密度远大于未含金属粉末的复合板。本文亦对双极板材料的硬度、弯曲强度和抗压强度等力学性能作了一定的研究,发现ZD002聚酰亚胺树脂的性质明显优于德国SCHUNK公司的石墨复合板和自制的其它复合板。差热-热重变化和动态力学热分析也表明ZD002聚酰亚胺树脂石墨复合板是较好的双极板候选材料之一。