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用于氫燃料電池雙極板的柔性石墨制造工藝

625   編輯:中冶有色技術(shù)網(wǎng)   來源:浙江國(guó)泰蕭星密封材料股份有限公司  
2023-12-07 14:16:42
權(quán)利要求書: 1.用于氫燃料電池雙極板的柔性石墨制造工藝,其特征是,包括以下步驟:

步驟一:選取粒度大于150目的細(xì)顆粒鱗片為原料,在其中多次加入不同重量比的濃硫酸和雙氧水,依次充分?jǐn)嚢杌旌线M(jìn)行梯度插層反應(yīng);

步驟二:將步驟一中得到的物料通過機(jī)械篩分分為粗顆粒和細(xì)顆粒,再將篩分好的物料通過氣流分級(jí)機(jī)進(jìn)行氣流分級(jí),將氣流分級(jí)后粒度大于80目的送入粉碎機(jī)進(jìn)行機(jī)械粉碎,然后再次進(jìn)行氣流分級(jí);

步驟三:開動(dòng)送料風(fēng)機(jī)將分級(jí)后粒度小于80目的物料送入膨化爐進(jìn)行膨化,膨化溫度為800℃?1200℃,在石墨的膨化過程中進(jìn)行蒸排脫硫;

步驟四:對(duì)步驟三中得到的物料為原料采用二級(jí)氣料分離裝置對(duì)物料進(jìn)行高溫多級(jí)氣固分離,石墨顆粒與有害氣體在二級(jí)氣料分離裝置內(nèi)在高溫環(huán)境下先進(jìn)行靜置預(yù)分離,然后進(jìn)行旋風(fēng)式分離,在分離裝置的出料口出采用雙旋風(fēng)下料,石墨在兩個(gè)旋風(fēng)出口處相互交雜,流量互補(bǔ),使得石墨平堆密布在壓輥臺(tái)上;

步驟五;在滾壓臺(tái)上進(jìn)行初壓,壓制成柔性石墨板材,通過輥筒壓制柔性石墨板的表面形狀,然后定型;

步驟六:采用數(shù)控高精度鋸片切割機(jī)床對(duì)步驟五中得到的柔性石墨板進(jìn)行切割,并且采用負(fù)壓除屑裝置進(jìn)行除屑,最終得到用于氫燃料電池的柔性石墨板;

步驟四中所述的二級(jí)氣料分離裝置包括進(jìn)料管路、主分離器、排氣管和下料管路,所述進(jìn)料管路一端與膨化爐的出料口連通,另一端與所述主分離器連通,所述排氣管與所述主分離器連通,進(jìn)氣管路上設(shè)置有預(yù)分離器,與預(yù)分離器相連通的上游管路上設(shè)有管路保溫組件,所述進(jìn)料管路上旁通有返料管,所述返料管上設(shè)有返料風(fēng)機(jī),所述返料管與所述排氣管連通,所述下料管路與所述主分離器和預(yù)分離器連通。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于氫燃料電池雙極板的柔性石墨制造工藝,其特征是,所述步驟一中采用的雙氧水濃度范圍為25?45%,重量比為5%?20%,采用的硫酸濃度范圍為95%?

98%,重量比范圍為150%?500%。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于氫燃料電池雙極板的柔性石墨制造工藝,其特征是,所述主分離器包括兩個(gè)分離筒體,所述進(jìn)料管路上設(shè)有進(jìn)料分配口,所述進(jìn)料管路與兩個(gè)所述的分離筒體均通過進(jìn)料分配口連通,所述分離筒體的外壁呈圓臺(tái)形,所述分離筒體內(nèi)設(shè)有下料通道,所述下料通道螺旋向下布置在所述分離筒體的外壁上,兩個(gè)所述分離筒體的下料通道均與所述下料管路連通。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于氫燃料電池雙極板的柔性石墨制造工藝,其特征是,所述下料管路上設(shè)有角度可調(diào)的分篩器。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于氫燃料電池雙極板的柔性石墨制造工藝,其特征是,所述下料通道上設(shè)有不規(guī)則排布的梳料刀片。

6.根據(jù)權(quán)利要求1?5中任意一項(xiàng)所述的用于氫燃料電池雙極板的柔性石墨制造工藝,其特征是,步驟一中的梯度插層反應(yīng)具體包括如下步驟:S1:選取粒度為+100目的鱗片石墨1份,加入重量比2份98%的濃硫酸,混合攪拌30分鐘,再加入重量比0.1份濃度為30%的雙氧水,繼續(xù)攪拌60分鐘;清水洗滌至中性,脫水、干燥至水分小于1%;

S2:取S1中得到的干燥物料1份,加入重量比3份的98%的濃硫酸,混合攪拌30分鐘,再加入重量比0.15份濃度35%的雙氧水,持續(xù)攪拌60分鐘;清水洗滌至中性,脫水、干燥至水分小于1%;測(cè)試膨脹率;

S3:取S2中得到干燥物料1份,加入重量比4份98%的濃硫酸,混合攪拌30分鐘,再加入重量比0.15份濃度35%的雙氧水,持續(xù)攪拌60分鐘;清水洗滌至中性,脫水、干燥至水分小于

1%;測(cè)試膨脹率。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于氫燃料電池雙極板的柔性石墨制造工藝,其特征是,所述步驟五中采用輥壓機(jī)對(duì)石墨板進(jìn)行表面花紋壓制,所述輥壓機(jī)的壓輥表面套設(shè)有橡膠澆鑄而成的壓制模板。

說明書: 用于氫燃料電池雙極板的柔性石墨制造工藝技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及燃料電池雙極板制備技術(shù)領(lǐng)域,尤其是涉及用于氫燃料電池的柔性石墨雙極板制造工藝。背景技術(shù)[0002] 在節(jié)能環(huán)保的大背景下,清潔、可持續(xù)發(fā)展能源成為我們重點(diǎn)發(fā)展的能源技術(shù)。燃料電池由于其發(fā)電效率高、環(huán)境污染少等諸多優(yōu)點(diǎn),逐漸應(yīng)用于航空航天、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域,具有廣泛的應(yīng)用前景。氫燃料電池是燃料電池的一種,由于其原料是氫氣,產(chǎn)物是水和二氧化碳,不存在環(huán)境污染的問題而逐漸受到關(guān)注。氫燃料電池的核心部件之一是雙極板。雙極板是由兩塊電極板,中間夾著質(zhì)子交換膜組成,其中電極板起著支撐氧化劑與還原劑并引導(dǎo)氧化劑和還原劑在電池內(nèi)電極表面流動(dòng)的作用。氫氣和氧氣的氧化還原反應(yīng)就是在整個(gè)雙極板中完成,反應(yīng)產(chǎn)生的熱量必須要及時(shí)的導(dǎo)出去以保證電池的正常工作,因此雙極板不但要求有較好的導(dǎo)電性,還要求有很好的導(dǎo)熱性能,同時(shí)為了提高氫氣和氧氣的利用率,雙極板的重要重要功能之一是作為氣體流場(chǎng),需要壓制流道和電源輸出線路,而在流道壓制過程中需要保證流道的清晰、光滑而且沒有堵塞等缺陷。而現(xiàn)有技術(shù)的柔性石墨雙極板制造工藝存在插層反應(yīng)后的可膨脹石墨團(tuán)聚、粒度分布過寬帶來的原料利用率低;同時(shí)存在插層時(shí)間段,形成層間化合物為混合階,影響石墨原料的膨脹率。

[0003] 另一方面,由于石墨基材料在高溫1000攝氏度以上膨化過程中其體積酸堿膨脹,在此期間會(huì)釋放大量的氣體,這些氣體中含有大量的化學(xué)插層處理中引入的有害元素例如硫元素和鹵族元素,這些有害元素如果不能及時(shí)和石墨蠕蟲分離,則石墨蠕蟲龐大的比表面會(huì)吸附大量的有害元素,進(jìn)而造成加工時(shí)嚴(yán)重影響石墨材料的各項(xiàng)性能,更嚴(yán)重的是,有害元素會(huì)對(duì)后續(xù)加工的造成影響,例如造成后續(xù)反應(yīng)的催化劑失效等等。目前現(xiàn)有的柔性石墨膨化工藝中有些直接沒有氣料分離步驟,造成柔性石墨板材具有大量有害元素,硫含量超標(biāo)等的技術(shù)問題。[0004] 關(guān)于柔性石墨板的制備,由于雙極板對(duì)于均勻性、尺寸精度、表面形態(tài)和表面清潔度均具有較高的要求,在石墨板壓制時(shí)需要考慮石墨板整體的均勻性和表面形態(tài),而在石墨板裁切時(shí)需要將石墨板表面的清潔程度和尺寸的精度。[0005] 例如中國(guó)專利公開號(hào)為CN1225049C,授權(quán)公告日為2005年10月26日,名稱為“一種柔性石墨雙極板的制備方法”,公開了一種柔性石墨雙極板的制備方法,屬于燃料電池雙極板制備技術(shù)領(lǐng)域。其特征在于:整個(gè)雙極板是由石墨蠕蟲組成,并且利用浸漬和直接添加的方法在蠕蟲中混和少量添加劑,或者利用直接涂抹的方法在雙極板表面形成薄膜。具體制備方法是將石墨蠕蟲填加入模具中,采用模壓或輥壓的方法直接成型或分步成型雙極板,成型壓力為30~100MPa。本發(fā)明制備的燃料電池雙極板密度為1.2~1.7g/cm3,厚度為1.0~3.0mm。其在制備時(shí),并未考慮到石墨蠕蟲是輕質(zhì)、易粘附的材料,切割過程中的石墨屑極易粘附在石墨板的表面,且清理困難,有可能造成后續(xù)工藝的失效,并且采用輥壓的方法需要在金屬輥筒表面進(jìn)行金屬加工,而在實(shí)際使用過程中在金屬輥筒表面加工較為困難,成本高。[0006] 再例如中國(guó)專利公開號(hào)為CN100468838C,公開日為2009年03月11日,名稱為“一種柔性石墨雙極板的制備方法”,公開了一種燃料電池用柔性石墨材料兩面帶溝槽極板的制造方法,該發(fā)明采用以天然鱗片石墨為原料采用濃硫酸作為插層劑,濃硝酸、雙氧水、高錳酸鉀或氯酸鉀作為氧化劑反應(yīng)后水洗生成石墨殘余化合物,即可膨脹石墨;其中天然鱗片石墨與濃硫酸的重量比為1∶3,氧化劑與濃硫酸的重量比為5:95~10∶90。采用該方法進(jìn)行插層反應(yīng)僅為一次插層反應(yīng),由于反應(yīng)時(shí)間短,形成的層間化合物為混合階,影響石墨原料的膨脹率。同時(shí)采用含有重金屬離子的化學(xué)原料,不符合環(huán)保要求。發(fā)明內(nèi)容[0007] 本發(fā)明的第一發(fā)明目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中細(xì)顆粒鱗片原料膨脹率不高,反應(yīng)不充分的不足。[0008] 本發(fā)明的第二發(fā)明目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中可膨脹石墨原料存在團(tuán)聚、原料利用率低的問題。[0009] 本發(fā)明的第三發(fā)明目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中石墨原料膨化后存在大量的硫元素、鹵族元素及重金屬離子等有害元素,影響后續(xù)工藝和石墨板的品質(zhì)的問題。[0010] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的,本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:[0011] 用于氫燃料電池的柔性石墨雙極板制造工藝,包括以下步驟:[0012] 步驟一:選取粒度大于150目的細(xì)顆粒鱗片為原料,在其中多次加入不同重量比的濃硫酸和雙氧水,依次充分?jǐn)嚢杌旌线M(jìn)行梯度插層反應(yīng);[0013] 步驟二:將步驟一中得到的物料通過機(jī)械篩分分為粗顆粒和細(xì)顆粒,再將篩分好的物料通過氣流分級(jí)機(jī)進(jìn)行氣流分級(jí),將氣流分級(jí)后粒度大于80目的送入粉碎機(jī)進(jìn)行機(jī)械粉碎,然后再次進(jìn)行氣流分級(jí);[0014] 步驟三:開動(dòng)送料風(fēng)機(jī)將分級(jí)后粒度小于80的物料送入膨化爐進(jìn)行膨化,膨化溫度為800℃?1200℃,在石墨的膨化過程中進(jìn)行蒸排脫硫;[0015] 步驟四:對(duì)步驟三中得到的物料為原料采用二級(jí)氣料分離裝置對(duì)物料進(jìn)行高溫多級(jí)氣固分離,石墨顆粒與有害氣體在二級(jí)氣料分離裝置內(nèi)在高溫環(huán)境下先進(jìn)行靜置預(yù)分離,然后進(jìn)行旋風(fēng)式分離,在分離裝置的出料口出采用雙旋風(fēng)下料,石墨在兩個(gè)旋風(fēng)出口處相互交雜,流量互補(bǔ),使得石墨平堆密布在壓輥臺(tái)上;[0016] 步驟五;在滾壓臺(tái)上進(jìn)行初壓,壓制成柔性石墨板材,通過輥筒壓制柔性石墨板的表面形狀,然后定型;[0017] 步驟六:采用數(shù)控高精度鋸片切割機(jī)床對(duì)步驟五中得到的柔性石墨板進(jìn)行切割,并且采用負(fù)壓除屑裝置進(jìn)行除屑,最終得到用于氫燃料電池的柔性石墨板。[0018] 上述方案中,在本發(fā)明的步驟一中創(chuàng)造性的采用了“機(jī)械篩分+氣流分級(jí)+機(jī)械粉碎+氣流分級(jí)”的組合工藝,解決了插層反應(yīng)后石墨原料團(tuán)聚問題和石墨原料粒度分布過寬而導(dǎo)致的與原料利用率低的問題。采用濃硫酸作為插層劑,雙氧水作為氧化劑,而并非采用常規(guī)的重金屬離子和腐蝕性離子的插層劑和氧化劑,可以減少對(duì)環(huán)境和產(chǎn)品使用的危害。對(duì)膨化后的物料進(jìn)行氣料分離,減少有害元素如硫元素等附著在物料上對(duì)后續(xù)工藝產(chǎn)生影響。采用數(shù)控高精度鋸片和負(fù)壓除屑的組合,在切割過程中尺寸控制精確,并對(duì)切割后的石墨屑進(jìn)行負(fù)壓除屑,解決了尺寸精度要求高,石墨蠕蟲易粘附的問題。

[0019] 作為優(yōu)選,所述步驟二中采用的雙氧水濃度范圍為25?45%,重量比為5%?20%,采用的硫酸濃度范圍為95%?98%,重量比范圍為150%?500%。[0020] 作為優(yōu)選,步驟四中所述的氣料分離裝置為二級(jí)氣料分離裝置,所述二級(jí)氣料分離裝置包括進(jìn)料管路、主分離器、排氣管和下料管路,所述進(jìn)料管一端與膨化爐的出料口連通,另一端與所述主分離器連通,所述排氣管與所述主分離器連通,所述下料管路與所述主分離器和預(yù)分離器連通,所述進(jìn)氣管路上設(shè)置有預(yù)分離器,所述與分離器的上游管路上設(shè)有管路保溫組件,所述進(jìn)料管路上旁通有返料管,所述返料管上設(shè)有返料風(fēng)機(jī),所述返料管與所述排氣管連通。[0021] 上述方案中,由于在進(jìn)氣管路上設(shè)置了預(yù)分離器并且預(yù)分離器的上游管路上設(shè)有管路保溫裝置,管路保溫裝置可以是具有隔熱性能的隔熱材料制成的保護(hù)層或者是具有充斥有冷媒換熱盤管與隔熱外殼的組合,換熱盤管中的冷媒可以與膨化爐形成熱交換或者其他保溫措施,本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際的需求可情況自行選擇,采用管路保溫裝置使得膨化后的原料被輸送出膨化爐后能夠繼續(xù)保持高溫狀態(tài),使得釋放的有害氣體盡可能維持其氣態(tài),然后再進(jìn)入預(yù)分離器中,對(duì)原料與有害氣體的混合物進(jìn)行靜置物理沉降,由于膨化后的石墨材料為固體顆粒,可以將較大的固體石墨原料沉降下來,同時(shí),由于有害氣體為氣態(tài),會(huì)逐漸上升與原料形成初步的分層,將其中沉降的石墨原料進(jìn)行分離,同時(shí)也為進(jìn)入主分離器的氣料混合物進(jìn)行了預(yù)分離,減小了主分離器的分離負(fù)載,有利于提高分離效率和分離效果。所述進(jìn)料管路上旁通有返料管,所述返料管上設(shè)有返料風(fēng)機(jī)。通過返料風(fēng)機(jī)對(duì)返料進(jìn)行分離,使得分離更加徹底。[0022] 作為優(yōu)選,所述主分離器包括兩個(gè)分離筒體,所述進(jìn)料管路上設(shè)有進(jìn)料分配口,所述進(jìn)料管路與兩個(gè)所述的分離筒體均通過進(jìn)料分配口連通,所述分離筒體的外壁呈圓臺(tái)形,所述分離筒體內(nèi)設(shè)有下料通道,所述下料通道螺旋向下布置在所述分離筒體的外壁上,兩個(gè)所述分離筒體的下料通道均與所述下料管路連通。采用上述結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)分離裝置的雙旋風(fēng)下料,雙旋風(fēng)下料能夠很好的形成流量互補(bǔ)。[0023] 作為優(yōu)選,所述下料管路上設(shè)有角度可調(diào)的分篩器。分篩器使得從分離筒體落下的物料能夠均勻的平堆密布在壓輥臺(tái)上,為壓制而成的柔性石墨板的密度均勻性奠定基礎(chǔ)。[0024] 作為優(yōu)選,所述下料通道上設(shè)有不規(guī)則排布的梳料刀片。[0025] 作為優(yōu)選,步驟一中的梯度插層反應(yīng)具體包括如下步驟:[0026] S1:選取粒度為+100目的鱗片石墨1份,加入重量比2份98%的濃硫酸,混合攪拌30分鐘,再加入重量比0.1份濃度為30%的雙氧水,繼續(xù)攪拌60分鐘;清水洗滌至中性,脫水、干燥至水分小于1%;[0027] S2:取S1中得到的干燥物料1份,加入重量比3份的98%的濃硫酸,混合攪拌30分鐘,再加入重量比0.15份濃度35%的雙氧水,持續(xù)攪拌60分鐘;清水洗滌至中性,脫水、干燥至水分小于1%;測(cè)試膨脹率;[0028] S3:取S2中得到干燥物料1份,加入重量比4份98%的濃硫酸,混合攪拌30分鐘,再加入重量比0.15份濃度35%的雙氧水,持續(xù)攪拌60分鐘;清水洗滌至中性,脫水、干燥至水分小于1%;測(cè)試膨脹率。[0029] 作為優(yōu)選,所述步驟五中采用輥壓機(jī)對(duì)石墨板進(jìn)行表面花紋壓制,所述輥壓機(jī)的壓輥表面套設(shè)有橡膠澆鑄而成的壓制模板。[0030] 本發(fā)明的有益效果是:(1)插層反應(yīng)徹底,石墨原料膨化率高;(2)插層反應(yīng)后可膨化石墨團(tuán)聚現(xiàn)象少,原料利用率高;(3)膨化后的有害氣體附著少,氣料分離效果好。附圖說明[0031] 圖1是本發(fā)明的一種二級(jí)氣料分離裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。[0032] 圖中:進(jìn)料管路1、返料管11、返料風(fēng)機(jī)12、主分離器2、排氣管3、預(yù)分離器4、管路保溫裝置5。具體實(shí)施方式[0033] 為使本發(fā)明技術(shù)方案實(shí)施例目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚,下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行清楚地解釋和說明,但下述實(shí)施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例,而不是全部實(shí)施例?;趯?shí)施方式中的實(shí)施例,本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得其他實(shí)施例,都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。[0034] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例,所述實(shí)施例的示例在附圖中示出,其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的,僅用于解釋本方案,而不能解釋為對(duì)本發(fā)明方案的限制。[0035] 參照下面的描述和附圖,將清楚本發(fā)明的實(shí)施例的這些和其他方面。在這些描述和附圖中,具體公開了本發(fā)明的實(shí)施例中的一些特定實(shí)施方式來表示實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例的原理的一些方式,但是應(yīng)當(dāng)理解,本發(fā)明的實(shí)施例的范圍不受此限制。相反,本發(fā)明的實(shí)施例包括落入所附加權(quán)利要求書的精神和內(nèi)涵范圍內(nèi)的所有變化、修改和等同物。[0036] 在本發(fā)明的描述中,需要理解的是,術(shù)語“厚度”、“上”、“下”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系,僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述,而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作,因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中,“多個(gè)”的含義是至少兩個(gè),例如兩個(gè),三個(gè)等,除非另有明確具體的限定,“若干”的含義是表示一個(gè)或者多個(gè)。[0037] 在本發(fā)明中,除非另有明確的規(guī)定和限定,術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解,例如,可以是固定連接,也可以是可拆卸連接,或成一體:可以是機(jī)械連接,也可以是電連接或彼此可通訊;可以是直接相連,也可以通過中間媒介間接相連,可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系,除非另有明確的限定。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言,可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。[0038] 實(shí)施例1:用于氫燃料電池的柔性石墨雙極板制造工藝,具體步驟如下:[0039] 步驟(1):選取粒度大于150目的細(xì)顆粒鱗片為原料,在其中多次加入不同重量比的濃硫酸和雙氧水,依次充分?jǐn)嚢杌旌线M(jìn)行梯度插層反應(yīng)。[0040] 步驟(2):將步驟一中得到的物料通過機(jī)械篩分分為粗顆粒和細(xì)顆粒,再將篩分好的物料通過氣流分級(jí)機(jī)進(jìn)行氣流分級(jí),將氣流分級(jí)后粒度大于80目的送入粉碎機(jī)進(jìn)行機(jī)械粉碎,然后再次進(jìn)行氣流分級(jí)。[0041] 步驟(3):開動(dòng)送料風(fēng)機(jī)將分級(jí)后粒度小于80目的物料送入膨化爐進(jìn)行膨化,膨化溫度為1000℃,在石墨的膨化過程中進(jìn)行蒸排脫硫。[0042] 步驟(4):對(duì)步驟(3)中得到的物料為原料采用二級(jí)氣料分離裝置對(duì)物料進(jìn)行高溫多級(jí)氣固分離,石墨顆粒與有害氣體在二級(jí)氣料分離裝置內(nèi)在高溫環(huán)境下先進(jìn)行靜置預(yù)分離,然后進(jìn)行旋風(fēng)式分離,在分離裝置的出料口出采用雙旋風(fēng)下料,石墨在兩個(gè)旋風(fēng)出口處相互交雜,流量互補(bǔ),使得石墨平堆密布在壓輥臺(tái)上;其中,如圖1所示,所述二級(jí)氣料分離裝置包括進(jìn)料管路1、主分離器2、排氣管3和下料管路,所述進(jìn)料管一端與膨化爐的出料口連通,另一端與所述主分離器連通,所述排氣管與所述主分離器連通,所述進(jìn)氣管路上設(shè)置有預(yù)分離器4,所述與分離器的上游管路上設(shè)有管路保溫組件5,所述進(jìn)料管路上旁通有返料管11,所述返料管上設(shè)有返料風(fēng)機(jī)12,所述返料管與所述排氣管連通,所述下料管路與所述主分離器和預(yù)分離器連通;進(jìn)一步的,所述主分離器包括兩個(gè)分離筒體,所述進(jìn)料管路上設(shè)有進(jìn)料分配口,所述進(jìn)料管路與兩個(gè)所述的分離筒體均通過進(jìn)料分配口連通,所述分離筒體的外壁呈圓臺(tái)形,所述分離筒體內(nèi)設(shè)有下料通道,所述下料通道螺旋向下布置在所述分離筒體的外壁上,兩個(gè)所述分離筒體的下料通道均與所述下料管路連通;進(jìn)一步的,所述下料管路上設(shè)有角度可調(diào)的分篩器;進(jìn)一步的,所述下料通道上設(shè)有不規(guī)則排布的梳料刀片。[0043] 步驟(5);在滾壓臺(tái)上進(jìn)行初壓,壓制成柔性石墨板材,通過輥筒壓制柔性石墨板的表面形狀,然后定型;其中,采用輥壓機(jī)對(duì)石墨板進(jìn)行表面花紋壓制,所述輥壓機(jī)的壓輥表面套設(shè)有橡膠澆鑄而成的壓制模板;采用輥壓機(jī)配合壓制模板在石墨板表面壓制成特定構(gòu)造的表面結(jié)構(gòu)。[0044] 步驟(6):采用數(shù)控高精度鋸片切割機(jī)床對(duì)步驟(5)中得到的柔性石墨板進(jìn)行切割,并且采用負(fù)壓除屑裝置進(jìn)行除屑,最終得到用于氫燃料電池的柔性石墨板。[0045] 采用上述工藝生產(chǎn)用于氫燃料電池雙極板的柔性石墨具有以下好處:采用了“機(jī)械篩分+氣流分級(jí)+機(jī)械粉碎+氣流分級(jí)”的組合工藝,解決了插層反應(yīng)后石墨原料團(tuán)聚問題和石墨原料粒度分布過寬而導(dǎo)致的與原料利用率低的問題。采用濃硫酸作為插層劑,雙氧水作為氧化劑,而并非采用常規(guī)的重金屬離子和腐蝕性離子的插層劑和氧化劑,可以減少對(duì)環(huán)境和產(chǎn)品使用的危害。對(duì)膨化后的物料進(jìn)行氣料分離,減少有害元素如硫元素等附著在物料上,對(duì)后續(xù)工藝產(chǎn)生影響。采用數(shù)控高精度鋸片和負(fù)壓除屑的組合,在切割過程中尺寸控制精確,并對(duì)切割后的石墨屑進(jìn)行負(fù)壓除屑,解決了尺寸精度要求高,石墨蠕蟲易粘附的問題。[0046] 更重要的,采用二級(jí)氣料分離裝置進(jìn)行高溫分級(jí)氣料分離,由于在進(jìn)氣管路上設(shè)置了預(yù)分離器并且預(yù)分離器的上游管路上設(shè)有管路保溫裝置,管路保溫裝置可以是具有隔熱性能的隔熱材料制成的保護(hù)層或者是具有充斥有冷媒換熱盤管與隔熱外殼的組合,換熱盤管中的冷媒可以與膨化爐形成熱交換或者其他保溫措施,本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際的需求可情況自行選擇,采用管路保溫裝置使得膨化后的原料被輸送出膨化爐后能夠繼續(xù)保持高溫狀態(tài),使得釋放的有害氣體盡可能維持其氣態(tài),然后再進(jìn)入預(yù)分離器中,對(duì)原料與有害氣體的混合物進(jìn)行靜置物理沉降,由于膨化后的石墨材料為固體顆粒,可以將較大的固體石墨原料沉降下來,同時(shí),由于有害氣體為氣態(tài),會(huì)逐漸上升與原料形成初步的分層,將其中沉降的石墨原料進(jìn)行分離,同時(shí)也為進(jìn)入主分離器的氣料混合物進(jìn)行了預(yù)分離,減小了主分離器的分離負(fù)載,有利于提高分離效率和分離效果。同時(shí),采用雙分離筒和進(jìn)料分配口的組合,進(jìn)料分配口中有氣流分隔板將進(jìn)料分為多道氣流,進(jìn)行多氣流旋風(fēng)分離,多道氣流能夠增加進(jìn)料中石墨顆粒間的撞擊,這是由于離心力的不同而產(chǎn)生的石墨顆粒甩出速度的差異,增強(qiáng)分離效果,管路保溫裝置這維持了膨化后物料的溫度,使得在分離裝置內(nèi)形成高溫場(chǎng),膨化后產(chǎn)生的有害元素大量為氣體形態(tài),如此可維持有害元素氣體形式,并利用氣固分離原理進(jìn)行有害元素的強(qiáng)制分離,分離效果好。而所述進(jìn)料管路上旁通有返料管,所述返料管上設(shè)有返料風(fēng)機(jī)。通過返料風(fēng)機(jī)對(duì)返料進(jìn)行分離,使得分離更加徹底。采用雙旋風(fēng)下料能夠很好的形成流量互補(bǔ),分篩器使得從分離筒體落下的物料能夠均勻的平堆密布在壓輥臺(tái)上,為壓制而成的柔性石墨板的密度均勻性奠定基礎(chǔ)。[0047] 實(shí)施例2,本實(shí)施例的其余部分參照實(shí)施例1,其不同之處在于步驟一中的梯度插層反應(yīng)具體包括如下步驟:[0048] 步驟S1:選取粒度為+100目的鱗片石墨1份,加入重量比2份98%的濃硫酸,混合攪拌30分鐘,再加入重量比0.1份濃度為30%的雙氧水,繼續(xù)攪拌60分鐘;清水洗滌至中性,脫水、干燥至水分小于1%;[0049] 步驟S2:取步驟S1中得到的干燥物料1份,加入重量比3份的98%的濃硫酸,混合攪拌30分鐘,再加入重量比0.15份濃度35%的雙氧水,持續(xù)攪拌60分鐘;清水洗滌至中性,脫水、干燥至水分小于1%,測(cè)試膨脹率150ml/g;[0050] 實(shí)施例3,:本實(shí)施例的其余部分參照實(shí)施例1,其不同之處在于步驟一中的梯度插層反應(yīng)具體包括如下步驟:[0051] 步驟S1:選取粒度為+100目的鱗片石墨1份,加入重量比2份98%的濃硫酸,混合攪拌30分鐘,再加入重量比0.1份濃度為30%的雙氧水,繼續(xù)攪拌60分鐘;清水洗滌至中性,脫水、干燥至水分小于1%;[0052] 步驟S2:取步驟S1中得到的干燥物料1份,加入重量比3份的98%的濃硫酸,混合攪拌30分鐘,再加入重量比0.15份濃度35%的雙氧水,持續(xù)攪拌60分鐘;清水洗滌至中性,脫水、干燥至水分小于1%,測(cè)試膨脹率150ml/g;[0053] 步驟S3:取步驟S2中得到干燥物料1份,加入重量比4份98%的濃硫酸,混合攪拌30分鐘,再加入重量比0.15份濃度35%的雙氧水,持續(xù)攪拌60分鐘;清水洗滌至中性,脫水、干燥至水分小于1%,測(cè)試膨脹率200ml/g。[0054] 以上所述,僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例,并非對(duì)本發(fā)明作任何限制,凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效變換,均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。



聲明:
“用于氫燃料電池雙極板的柔性石墨制造工藝” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究,如用于商業(yè)用途,請(qǐng)聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
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