Structural Characterization and Functional Properties of Epoxy/Graphite Composites for Fuel Cell Bipolar Plates

Abstract

Title: Structural Characterization and Functional Properties of Epoxy/Graphite Composites for Fuel Cell Bipolar Plates Author: Mgr. Alina Madalina Darabut Department: Department of Surface and Plasma Science, Faculty of Mathematics and Physics, Charles University Supervisor: Mgr. Yevheniia Lobko, Ph.D., Department of Surface and Plasma Science, Faculty of Mathematics and Physics, Charles University Advisor: Prof. RNDr. Vladimír Matolín, DrSc., Department of Surface and Plasma Science, Faculty of Mathematics and Physics, Charles University Abstract: Bipolar plates are crucial components in proton exchange membrane fuel cells, impacting performance, cost, and weight. Polymer composites are promising materials due to their lightweight nature, cost-effectiveness, and tunable electrical, thermal, mechanical, and gas barrier properties. This thesis focuses on developing epoxy resin/graphite composites for bipolar plates, investigating filler conductivity, polymer- filler interactions, and composite formulation strategies. The first chapter examines the synthesis of thermally expanded graphite and its temperature-dependent morphology, chemical structure, and electrical and thermal conductivity. The findings identify an optimal expansion temperature to maximize conductivity and structural integrity, leading to...

Název práce: Strukturální charakterizace a funkční vlastnosti epoxidových/grafitových kompozitů pro bipolární desky palivových článků Autor: Mgr. Alina Madalina Darabut Katedra / Ústav: Katedra fyziky povrchů a plazmatu, Matematicko-fyzikální fakulta, Univerzita Karlova Vedoucí: Mgr. Yevheniia Lobko, Ph.D., Katedra fyziky povrchů a plazmatu, Matematicko-fyzikální fakulta, Univerzita Karlova Konzultant: Prof. RNDr. Vladimír Matolín, DrSc., Katedra fyziky povrchů a plazmatu, Matematicko-fyzikální fakulta, Univerzita Karlova Abstrakt: Bipolární desky jsou klíčovými součástmi palivových článků s protonově vodivou membránou, které ovlivňují jejich výkon, náklady a hmotnost. Polymerní kompozity představují perspektivní materiály díky své nízké hmotnosti, ekonomické dostupnosti a možnosti ladění jejich elektrických, tepelných, mechanických a plynotěsných vlastností. Předložená dizertační práce se zaměřuje na vývoj kompozitních materiálů na bázi epoxidové pryskyřice a grafitu pro bipolární desky a zkoumá vodivost plniva, interakce polymeru s plnivem a strategie formulace kompozit. První kapitola se věnuje syntéze tepelně expandovaného grafitu a analýze jeho teplotně závislé morfologie, chemické struktury, a elektrické a tepelné vodivosti. Výsledky identifikují optimální teplotu expanze pro maximalizaci vodivosti a...