ساخت و بررسي خواص نانو كامپوزيت هاي پليمري براي بكارگيري در صفحات دوقطبي پيل سوختي هيدروژني

Manufacture and investigation of properties of polymer-based nanocomposite to apply in bipolar plates of PEMFC

كامپوزيت هاي پليمري مواد مناسبي براي استفاده در صفحات دو قطبي پيل سوختي هيدروژني مي باشند. در اين تحقيق تعدادي كامپوزيت هاي پليمري با زمينه رزين فنليك و فيلرهاي كربن نانو لوله، گرافيت، گرافيت منبسط شده با صفحات نانو و كربن فيبري ساخته مي شود تا جايگزين صفحات دو قطبي فلزي و يا گرافيتي شود. روش ساخت كامپوزيت ها، فشار گرم مي باشد. در اين تحقيق كامپوزيت كربن نانولوله در درصدهاي 1 و 5 درصد وزني و كامپوزيت هاي گرافيت، گرافيت منبسط شده نانو صفحه و كربن با مقادير 10 و 20 و 30 و 40 و 50 و 60 و 70 و 80 درصد فيلر ساخته شد. آزمايش هاي انجام شده هدايت الكتريكي، خمش، سختي، ضربه و عبور دهي گاز مي باشد. اين تحقيق نشان مي دهد كه كربن نانو لوله علي رغم ايجاد خواص مكانيكي مناسب، نمي تواند هدايت الكتريكي لازم براي صفحات دوقطبي را ايجاد كند. كربن فيبري اثر قابل توجهي بر روي خواص مكانيكي كامپوزيت دارد. گرافيت منبسط شده اثر قابل توجه مثبت بر روي افزايش هدايت الكتريكي و اثر قابل توجه منفي بر روي كاهش خواص مكانيكي كامپوزيت ايجاد مي نمايد.

The polymer-based composite materials are the best candidate for using in bipolar plates of proton exchange membrane fuel cells. In this work, the some single filler polymer composites with phenolic resin as matrix and carbon nanotube, graphite, nano-sheet expanded graphite and carbon fiber as fillers are manufactured to be used instead of metallic and graphite bipolar plates. The preparation method is hot compaction. In this article P/CNT (composite of polymer and CNT) in 1 and 5 wt.% CNT and P/G, P/EG and P/CF in 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70 and 80 wt.% filler are manufactured. Characterization is conducted by electrical conductivity, gas permeation, flexural, hardness and impact tests. The research showed that CNT in spite of creating high mechanical strength in composite does not make enough electrical conductivity in composite. In addition, the results showed that CF has great effect on mechanical properties and EG makes great improvement in electrical conductivity of composite while considerably decreases the mechanical properties.