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東麗應用範圍-電動車燃料電池 燃料電池(Fuel Cell)是一種對地球生態污染性較低且發電效率較高的能 源，而雙極板(Bipolar Plate)佔據全部電池大半主體，是燃料電池的主要元件。 以東麗PPS添加導電性複合材料所成型之雙極板，具有重量輕、抗腐蝕佳、成本低、加 工快的優點，若能於導電度上有所突破，就能逐漸取代石墨或金屬雙極板。本 研究選取聚苯硫醚(PPS)+50wt.%碳纖維(CF)高分子導電性複合材料，藉由改變不 同比例之石墨(GP) 添加量，探討射出與射壓成型製作無流道平板製程中，對碳 纖維配向、分佈與導電性之影響。 目前大多數導電PPS複合材料之製造方法是將高分子中添加導電材料如奈 米碳管(Carbon Nano Tube)、石墨(Graphite)、碳黑(Carbon Black)、碳纖維(Carbon Fiber)與金屬纖維(Metal Fiber)等，使導電材料在高分子成品中互相接觸形成導電通 路，達成導電效果。Kaiser [2]等人提議用熱塑性樹脂PPS加入碳黑、碳纖或石墨， 有足夠的導電化學性、機械及熱性質與良好尺寸安定性，且適合使用於雙極板。 研究指出將熱塑性高分子添加導電強化材料，可用射出成型製程製作雙極 板，採用射出成型加工方式具成本低且可高速成型，亦可較準確的射出重量(more precise shot weight)控制，同時比起熱壓成型方式生產速度快很多。而Heinzel [4]等 人指出成型品所混合之導電性材料，若能正交(orthogonal)於平板之平面能有效提 高導電性。而在Davenport [5]研究中亦指出導電度隨展弦比(aspect ratio)增加而增 加，較大的展弦比較易形成導電通路，此外展弦比增加亦可降低導電碳纖維量， 並且改進塑膠製品機械性質。在研究成果中提到PPS複合材料雙 極板藉由控制碳纖維配向能增加燃料電池的導電性。 如前所述，高分子基材、導電性添加物與製程方式，皆能影響到PPS複合 材料的導電性。同時纖維展弦比、纖維配向、分佈與添加導電纖維的含量， 影響雙極板的導電性能。但是以零件製造商的觀點來看，有關於導電度受成型參 數的影響性之量化成型法則以及成品之成型性也是非常重要的。依照研究 指出高模溫、高料溫、高保壓與低射出速度有助於成品表皮層變薄與碳纖維翻轉， 而提高導電網路增加導電性的製程的研究，但並未針對導電性能品質與改變導電 添加材料間之相互關係提出有系統之研究。因此本研究的目的即針對燃料電池雙 極板的應用，以不同比例填充材料射出與射壓成型方式對製程特性與導電品質進 行探討研究，期能突破技術上的瓶頸，與創造更多經濟價值。 TORAYCA 物質特性 ■耐熱性 出色的長期耐熱性能（UL 溫度指數 200-240°C，UL 文件號 E41797）。 ■尺寸安定性 最小的成型收縮率和線性熱膨脹係數以及低吸濕性意味著即使在高溫和高濕度下也具有出色的尺寸穩定性。 ■耐化學性 與氟乙烯樹脂同等的優異的耐化學藥品性。 ■機械性能 這些樹脂具有高強度和高剛度，並且在高溫下性能下降最小。出色的抗疲勞和抗蠕變性能。 ■阻燃特性 符合 UL94V-0 標準，不含阻燃劑（UL 文件編號 E41797）。 ■電氣特性 在高溫、高濕和高頻下具有出色的電氣性能。 ■成型性 PPS 具備高流動特性，射出成形溫度建議280-310度C，模具溫度130-160度C ◎乾燥時間:130度-160度，3-5小時 ◎注意特點:須注意模具確切是否達到130度C以上，確保PPS結晶完全，材料特性才能完全發揮。 ★TORAYCA PPS導電樹酯 成型條件： (1) 乾燥：130℃-140℃ 3~4小時 (2) 射出溫度：290℃~320℃。 (3) 模具溫度：130℃~150℃。(模具溫度越接近樹脂溫度時，樹脂”結晶化”越好,產品尺寸最穩定)。 (4) 螺桿轉動速度：50~70 rpm，背壓: 0~5 Kg/cm2。 (5) 射出壓力：600~900 kg/cm²，射出速度: 50~70% ▲PPS產品應用: 如軸泵、交流發電機零件、積體電路支架、空檔啟動開關、點火線圈、電源模組、ISC 閥門、蓄壓器活塞、引擎安裝零件、​壓力罐、燈反射器、燈座、電池正負極支架等等。

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