李宏斌，杨飘飘，谢志勇，陈建勋，黄启忠



氧化石墨烯改性质子交换膜燃料电池用炭纤维纸

李宏斌，杨飘飘，谢志勇，陈建勋，黄启忠

(中南大学粉末冶金国家重点实验室，长沙410083)

以天然鳞片石墨为原料，采用改进Hummer法制备氧化石墨烯，与酚醛树脂直接共混配置均匀分散溶液。将炭纤维坯体浸渍其中，采用模压固化、热处理的工艺制备氧化石墨烯改性质子交换膜燃料电池用炭纤维纸。采用TEM，XRD，AFM和FTIR等测试技术研究氧化石墨烯的形貌和结构特征，用SEM，XRD和四探针电阻仪等测试手段表征炭纸的表面形貌、石墨化度和面电阻率。结果表明：随氧化石墨烯含量增大，炭纸的石墨化度提高，面电阻率降低，抗拉强度增大。当氧化石墨烯添加量为2%时，改性后炭纸的石墨化度达到70.8%，面电阻率降为2.42 mΩ/cm，抗拉强度为24.01 MPa。单电池测试电压为0.6 V时，炭纸GO2的电池电流密度达到1450 mA/cm2。

燃料电池；炭纸；氧化石墨烯；面电阻率；石墨化度

近年来，质子交换膜燃料电池以能量转换效率高、环境友好、燃料来源广等优点，在交通运输、便携式电源、固定电站等领域展现出广阔的应用前景[1−3]。气体扩散层在质子交换膜燃料电池膜电极中支撑催化剂层，稳定电极结构，同时为电极反应提供气体通道、排水通道和电子通道，是燃料电池的重要组成部分。目前，常用气体扩散层材料有炭纸，炭布，无纺布 等[4−5]，其中炭纸以优异的导电性、极佳的气体扩散效果和稳定的物理化学性能成为国内外诸多研究单位的优选材料。……