双极板作为质子交换膜燃料电池的重要组成部分,需要具备良好的导电性能和导热性能;较好的阻气功能;较小的体积电阻以及较小的接触电阻;耐腐蚀性强;质量轻、强度高、适于批量加工等特点。碳石墨的复合材料双极板综合了石墨双极板和金属双极板的优势,较石墨双极板和金属双极板而言价格更便宜、占用面积更小、强度更高、抗腐蚀性能更好,故显著提高了燃料电池的体积比功率以及质量比功率,是双极板的发展趋势之一,但它的导电性和机械性能有待提高。对双极板的导电性能和机械性能进行研究,开发出性能更优异的碳石墨双极板是目前研究的一个重要方向。本论文主要采用化学氧化插层法制备石墨微片,水热法制备碳微球,并通过扫描电镜分析、红外光谱分析、X射线衍射分析、热重分析对制得的原料进行分析表征。以制得的碳微球为基体,通过球磨的方式与导电剂石墨微片混合均匀,直接模压成型后进行烧结,得到双极板复合材料。实验中通过改变碳微球与石墨微片的不同配比、模压压力、球磨时间、保压时间,探究碳微球/石墨微片双极板复合材料的性能变化规律。对双极板复合材料断面形貌进行观察,测试其导电性能、机械性能、耐腐蚀性能、热稳定性能、亲水性能、体积密度等,综合其性能找出最佳工艺条件。结果表明,葡萄糖浓度为0.5 mol/L,水热温度为190°C,水热时间为5 h的条件下制备出来的碳微球与石墨微片按照6:4,球磨6 h混合,在20 MPa压力下保压5 min,双极板复合材料的电导率达226 S/cm。并对碳微球/石墨微片双极板复合材料进行了改性研究,通过添加铁粉、硅粉来研究铁粉、硅粉对双极板复合材料导电性能和抗弯强度的影响。结果表明,金属铁的增加有利于双极板复合材料电导率的提高,使电导率高达249 S/cm,对抗弯强度影响不大;少量的非金属硅有利于双极板复合材料性能的提高。综上所述,通过添加铁粉、硅粉改性的碳微球/石墨微片双极板复合材料的性能均满足美国能源部的要求。