1.一种石墨烯/金属树脂复合材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1、将金属粉体置于流化床中，在惰性气体气流的作用下使所述金属粉体处于沸腾的状态；
S2、通入惰性气体的同时，通入碳源；
S3、将所述流化床的温度升至反应温度，所述碳源裂解并在所述金属粉体表面沉积形成石墨烯，得到被石墨烯包覆的金属粉体；
S4、冷却后取出所述被石墨烯包覆的金属粉体，与高分子树脂混合，得到复合材料；
S5、将经过步骤S4得到的所述复合材料，固化，得到所述石墨烯/金属树脂复合材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述金属粉体为铁粉、铜粉、镍粉、银粉中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属粉体的尺寸为50目-1000目，优选为300目。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述惰性气体为氩气、氮气、氦气、氖气、氡气、氙气中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述反应温度为300-1600℃，优选的为800℃；所述反应的时间为30min-8h。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤S4中，所述高分子树脂为环氧树脂、聚碳酸酯、聚乙烯中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤S4中，所述被石墨烯包覆的金属粉体与所述高分子树脂的质量比为(2-6):1；优选为4:1。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤S5中，所述固化的温度为50-100℃，优选为80℃；所述固化的时间为2-6h，优选为4h。
9.采用权利要求1-8任一项所述制备方法制备得到的石墨烯/金属树脂复合材料。
10.权利要求9所述的复合材料在燃料电池中的应用。

技术领域
[0001]本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种石墨烯/金属树脂复合材料及其制备方法与应用。
背景技术
[0002]双极板又称集流板，是燃料电池重要部件之一。具有下述功能与性质：分隔燃料与氧化剂，阻止气体透过；收集、传导电流，电导率高；设计与加工的流道，可将气体均匀分配到电极的反应层进行电极反应；能排出热量，保持电池温场均匀。
[0003]由于双极板的使用环境伴随着强酸、高温等极端情况，因此其除了需要满足以上性能需求外，还需要有很好的耐腐蚀效果。使用金属材料作为导电填料时，能够满足以上性能。但是由于金属材料在高温、强酸等环境中非常容易被腐蚀，这大大限制了他们在燃料电池双极板领域的应用。
发明内容
[0004]为了解决现有技术中存在的问题，本发明基于石墨烯的高致密性及其对金属材质的防腐特性，将石墨烯包覆在金属填料表面，避免金属填料直接与强酸及氧气接触。将包覆着石墨烯的金属填料与树脂直接进行复合，获得复合材料即保留了金属填料的高导电性和导热性特点，又大大延长了使用寿命。
[0005]本发明提供了一种石墨烯/金属树脂复合材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
[0006]S1、将金属粉体置于流化床中，在惰性气体气流的作用下使所述金属粉体处于沸腾的状态；
[0007]S2、通入惰性气体的同时，通入碳源；
[0008]S3、将所述流化床的温度升至反应温度，碳源裂解并在金属粉体表面沉积形成石墨烯，得到被石墨烯包覆的金属粉体；
[0009]S4、冷却后取出被石墨烯包覆的金属粉体，与高分子树脂混合，得到复合材料；
[0010]S5、将经过步骤S4得到的所述复合材料，固化，得到所述石墨烯/金属树脂复合材料。
[0011]根据本发明一具体实施方式，在所述步骤S1中，所述金属粉体为本领域常用的可被用来制备导电复合材料的金属粉体材料，如铁粉、铜粉、镍粉、银粉中的一种或多种。
[0012]根据本发明一具体实施方式，所述金属粉体的尺寸为50目-1000目，优选的为300目。
[0013]根据本发明一具体实施方式，在所述步骤S1中，所述惰性气体为氩气、氮气、氦气、氖气、氡气、氙气中的一种或多种。
[0014]根据本发明一具体实施方式，在所述步骤S1中，所述惰性气体的流速为100ml/min-10L/min。
[0015]根据本发明一具体实施方式，在所述步骤S2中，所述碳源为气体碳源或液体碳源；
[0016]当所述碳源为气体碳源，所述气体碳源包括但不限于甲烷、乙烷、乙炔中的一种或多种；所述气体碳源可以直接混入惰性气体中，流速为1ml/min～1L/min；
[0017]当所述碳源为液体碳源，所述液体碳源包括但不限于乙醇、甲醇、丙酮中的一种或多种；所述液体碳源可以使用相应的惰性气体带入。
[0018]根据本发明一具体实施方式，在所述步骤S3中，所述反应温度为300-1600℃，优选的为800℃；所述反应的时间为30min-8h。
[0019]根据本发明一具体实施方式，在所述步骤S4中，所述高分子树脂为本领域常用的高分子树脂，包括但不限于环氧树脂、聚碳酸酯、聚乙烯。
[0020]根据本发明一具体实施方式，在所述步骤S4中，所述被石墨烯包覆的金属粉体与所述高分子树脂的质量比为(2-6):1；优选为4:1。
[0021]根据本发明一具体实施方式，在所述步骤S4中，所述混合为本领域常见的混合方式，包括但不限于溶液混合、乳液混合、机械混合。
[0022]根据本发明一具体实施方式，在所述步骤S5中，所述固化的温度为50-100℃，优选为80℃；所述固化的时间为2-6h，优选为4h。
[0023]本发明提供一种采用上述制备方法制备得到的石墨烯/金属树脂复合材料。
[0024]本发明提供一种上述石墨烯/金属树脂复合材料在燃料电池中的应用。
[0025]根据本发明一具体实施方式，上述复合材料用于制备燃料电池的双极板。
[0026]根据本发明一具体实施方式，上述复合材料用于制备燃料电池的加热板。
[0027]有益效果：
[0028]与现有技术相比，本发明具有如下优异效果：
[0029](1)本发明提供的方法大大提高了金属填料的防腐能力，延长了金属基复合材料的使用寿命。
[0030](2)本发明提供的方法，解决了保留了金属基复合材料高导电性、高导热性和高强度的特点。
附图说明
[0031]图1为本发明的复合材料制备过程的示意图。
具体实施方式
[0032]下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围，下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。
[0033]实施例1：
[0034]本实施例提供一种燃料电池的石墨烯/金属树脂双极板复合材料及其制备方法，其具体步骤为：
[0035](1)在流化床气相沉积反应炉中加入一定量的300目的铜粉，通入500ml/min的氩气，使铜粉处于沸腾的状态。
[0036](2)混入50ml/min的甲烷；
[0037](3)将流化床的温度升至800℃，反应3h；
[0038](4)冷却后取出包覆了石墨烯的铜粉，按照质量比4：1的比例与环氧树脂混合后，使用高速搅拌机混合均匀。
[0039](5)将混合好的复合材料倒入模具中，80℃固化4h，获得导电铜/环氧树脂复合材料。图1为本发明的复合材料制备过程的示意图。
[0040]实施例2：
[0041]其它条件与实施例1相同，区别仅在于：步骤(1)的铜粉更改为铁粉。
[0042]实施例3：
[0043]其它条件与实施例1相同，区别仅在于：步骤(2)中的甲烷改为用50ml/min的氩气携带乙醇。
[0044]实施例4：
[0045]其它条件与实施例1相同，区别仅在于：步骤(4)中的环氧树脂改为聚乙烯，并采用熔融共混法。
[0046]对比例1：
[0047]按照质量比4：1的比例将300目的铜粉与环氧树脂混合，并在80℃下进行固化4h。
[0048]对比例2：
[0049]按照质量比4：1的比例将300目的铁粉与环氧树脂混合，并在80℃下进行固化4h。
[0050]对比例3：
[0051]按照质量比4：1的比例将300目的铜粉与聚乙烯树脂进行混合，并在80℃下进行固化4h。
[0052]将实施例1-4与对比例1-3制备得到的样品置于温度为80℃、湿度为80％的烘箱中老化100h，再对其电导率进行测试，结果见下表1：
[0053]表1
[0054]
[0055]综合上述实施例和对比例的结果可以看出，利用本发明的方法得到的石墨烯/金属树脂双极板复合材料防腐蚀性能优异。本发明提供的方法艺简单生产成本不会增加，具有很好的技术经济性。对比例没有采用本发明的方案，因而无法取得本发明的优良效果。
[0056]申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。