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PEMFC用石墨树脂复合材料双极板的研究进展
石墨树脂复合材料作为一种广泛应用于聚合物电解质膜燃料电池（PEMFC）双极板的材料，具有优异的导电性、化学稳定性和机械强度等优势。本文将就PEMFC用石墨树脂复合材料双极板的研究进展进行探讨，并从材料制备、性能改进和应用展望等方面进行综述。
一、石墨树脂复合材料的制备方法
目前，常见的制备石墨树脂复合材料双极板的方法主要包括湿法混合、热压缩和膜内自组装等技术。
湿法混合是一种常用的制备方法，通过将石墨和树脂水悬浮液进行混合，并加入适量的表面活性剂和胶凝剂，形成均匀的胶体混合物。然后将混合物进行滚涂、喷涂或浸涂到导电碳纸上，并经过干燥和热处理，最终得到带有石墨树脂复合层的双极板。
热压缩是一种常用的制备方法，通过将石墨颗粒和树脂混合物放置在模具中，在一定温度和压力条件下进行热压，使石墨和树脂之间形成导电网络结构，从而提高双极板的导电性能。
膜内自组装是一种新的制备方法，通过将石墨和树脂分别溶解在溶剂中，然后加入适量的交联剂和表面活性剂，在一定的pH值和温度条件下，使石墨和树脂自发形成层状结构，并通过交联剂将其固定在导电碳纸上，从而形成石墨树脂复合层。
二、石墨树脂复合材料的性能改进
针对石墨树脂复合材料在PEMFC双极板中存在的问题，研究人员进行了许多性能改进的研究。其中主要包括改进导电性能、提高化学稳定性和增强机械强度等方面。
为了改进导电性能，研究人员常常采用添加导电剂、改变石墨颗粒形态以及控制石墨与树脂之间的界面相互作用等方法。添加导电剂如导电碳黑、导电纤维和导电聚合物等，能够增加石墨树脂复合材料的导电性能，使其在PEMFC中具有更好的电流传导效果。改变石墨颗粒形态如采用纳米石墨粉末或通过石墨烷基化等方法，能够增加石墨颗粒与树脂之间的有效接触面积，从而提高导电性能。控制石墨与树脂之间的界面相互作用如表面活性剂、胶凝剂和交联剂等的添加，能够增加石墨颗粒与树脂之间的相互粘结力，从而提高导电性能。
为了提高石墨树脂复合材料的化学稳定性，研究人员常常采用添加抗氧化剂和抗腐蚀剂等方法。添加抗氧化剂如钛酸酯、聚焦磷酸盐和氟化硅等，能够减轻石墨树脂复合材料在PEMFC中的氧化损失，提高材料的寿命。添加抗腐蚀剂如氟化钠、硼酸和饱和溴水等，能够抵御PEMFC中的酸蚀和氧化蚀，提高材料的耐腐蚀性能。
为了增强石墨树脂复合材料的机械强度，研究人员常常采用添加增强剂、改变石墨颗粒尺寸以及控制树脂的交联度等方法。添加增强剂如纤维素纤维、玻璃纤维和碳纤维等，能够在石墨树脂复合材料中形成增强网络结构，提高材料的机械强度。改变石墨颗粒尺寸如采用微米级石墨粉末或通过石墨超声分散等方法，能够减少石墨颗粒的聚集现象，提高材料的力学性能。控制树脂的交联度如控制交联剂的添加量和交联剂的交联时间等，能够增加树脂的交联度，从而提高材料的力学性能。
三、石墨树脂复合材料的应用展望
石墨树脂复合材料作为一种优异的双极板材料，具有广泛的应用前景。随着PEMFC技术的不断发展和燃料电池汽车的推广应用，对于石墨树脂复合材料的需求也越来越大。
目前，石墨树脂复合材料主要应用于PEMFC的双极板，但其在其他领域的应用潜力也很大。例如，石墨树脂复合材料可以用于电化学电容器的极板、导电粘接剂和导电性材料等方面。此外，其在电解电池、柔性电子和储能系统等领域中也具有广阔的应用前景。
为了进一步拓展石墨树脂复合材料的应用领域，未来的研究可以从以下几个方面展开。首先，可以通过改进制备方法，提高材料的制备效率和降低制备成本。其次，可以通过优化材料的结构和性能，提高材料在PEMFC中的稳定性和耐久性。最后，可以开展石墨树脂复合材料与其他功能材料的复合研究，以实现石墨树脂复合材料在不同领域的功能多样性。
综上所述，石墨树脂复合材料作为PEMFC双极板的材料，具有许多优异的性能和潜在的应用前景。通过对其制备方法、性能改进和应用展望的综述，可以为今后的研究提供一定的指导和借鉴，并促进石墨树脂复合材料在PEMFC领域的进一步发展和应用。