【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及碳紙高溫處理領域，尤其涉及一種適用于高溫碳化石墨化的漲緊裝置及其使用方法。
技術介紹
1、碳紙在燃料電池、電解水制氫、液流電池等領域，作為制備氣體擴散層的基材，起到支撐催化層、?收集電流、?傳導氣體和排出反應產物水的作用，?是不可或缺的關鍵基礎材料。
2、碳紙在制備過程中主要步驟如下：碳纖維進行短切，抄紙成型制備碳纖維原紙，浸漬樹脂并模壓固化，以及進行碳化、石墨化。在進行碳紙制備過程中，高溫碳化、石墨化是必不可少的過程。其中，碳化通常在600-1200℃的惰性條件下進行，在這個階段，碳紙中的揮發性物質被去除，最主要的變化是樹脂被轉化成無定形碳。而石墨化是在受控條件下對碳基材料進行的熱處理，溫度通常需要達到2000℃以上才可以達到有效的石墨化。
3、在進行高溫碳化、石墨化過程中，通常采用兩種方式完成，即連續式或間歇式。第一種方式將待碳化碳紙裁切成單張片材，疊層并且表面施加一定壓力后，放置于碳化爐中進行碳化或石墨化。單張片材碳化、石墨化屬于間歇式制備，受限于碳化爐、石墨化爐設備升降溫周期較長，此外后續工藝也無法實現連續化，所以碳紙制備效率不高。第二種方式將成卷的待碳化碳紙依次連續通過高溫碳化爐、高溫石墨化爐，并且依靠前后方向施加的張力實現碳紙的展平與運行，即成卷碳紙在進行高溫碳化、石墨化過程中無法直接放置于間歇式碳化、石墨化設備中完成，且卷材連續碳化、石墨化由于爐口氣封與加熱時間的影響，設備一般能耗都很大，無形中提高了制備成本。
4、在進行高溫碳化、石墨化過程中，由于高溫處理碳紙過程
技術實現思路
1、本專利技術的目的是針對現有技術中的不足，提供一種適用于成卷碳紙高溫碳化石墨化的漲緊裝置及其使用方法。
2、為實現上述目的，本專利技術采取的技術方案是：
3、本專利技術的第一方面是提供一種適用于高溫碳化石墨化的漲緊裝置，包括：內漲緊筒、與所述內漲緊筒頂端拆卸連接的內筒蓋、與所述內漲緊筒拆卸連接的內筒控壓組件、套設于所述內漲緊筒外的外漲緊筒、與所述外漲緊筒頂端拆卸連接的外筒蓋、以及設于所述外漲緊筒側壁上的外筒控壓組件；
4、所述內漲緊筒的側壁上設有若干內漲緊組件；所述內漲緊組件包括：設于所述內漲緊筒內的內漲緊內板、設于所述內漲緊筒外的內漲緊外板以及內漲緊固定螺栓；所述內漲緊固定螺栓的一端依次穿過所述內漲緊內板、所述內漲緊筒的側壁以及所述內漲緊外板，連接所述內漲緊組件以及所述內漲緊筒；
5、所述外漲緊筒包括第一側壁以及套設于所述第一側壁外的第二側壁，所述第一側壁與所述第二側壁之間形成一夾層；所述外漲緊筒的第一側壁上設有若干外漲緊組件；所述外漲緊組件包括：設于所述第一側壁內的外漲緊內板、設于所述第一側壁外的外漲緊外板以及外漲緊固定螺栓；所述外漲緊固定螺栓的一端依次穿過所述外漲緊外板、所述第一側壁以及所述外漲緊內板，連接所述外漲緊組件以及所述外漲緊筒。
6、優選地，所述內漲緊筒內設有若干隔板，若干所述隔板將所述內漲緊筒內的腔體分隔為由上至下依次設置的第一內腔、第二內腔、第三內腔、第四內腔以及第五內腔；所述隔板上開設有供所述內筒控壓組件穿過的隔板開口。
7、更優選地，所述內筒控壓組件包括：第一內筒控壓管路、第二內筒控壓管路以及第三內筒控壓管路；所述第一內筒控壓管路與所述第三內腔連通；所述第二內筒控壓管路與所述第二內腔以及所述第四內腔連通；所述第三內筒控壓管路與所述第一內腔以及所述第五內腔連通。
8、更優選地，所述第一內筒控壓管路、所述第二內筒控壓管路以及所述第三內筒控壓管路的頂端均穿過所述內筒蓋，分別連接有流量計以及壓力表。
9、優選地，所述內漲緊筒的側壁上沿所述內漲緊筒的軸向方向設有若干組所述內漲緊組件；每組所述內漲緊組件的數量不小于三，且同一組內的若干所述內漲緊組件沿所述內漲緊筒的周向方向等距設置；
10、所述外漲緊筒的所述第一側壁上沿所述外漲緊筒的軸向方向設有若干組所述外漲緊組件，每組所述外漲緊組件的數量不小于三，且同一組的若干外漲緊組件沿所述第一側壁的周向方向等距設置。
11、優選地，所述內漲緊筒的內壁上開設有與所述內漲緊內板匹配的內筒內固定槽，所述內漲緊筒的外壁上開設有與所述內漲緊外板匹配的內筒外固定槽。
12、優選地，所述外漲緊筒沿其軸向方向包括：自上而下依次連接的第一外筒、第二外筒、第三外筒、第四外筒以及第五外筒；所述第一外筒、所述第二外筒、所述第三外筒、所述第四外筒以及所述第五外筒均具有夾層；所述外筒蓋與所述第一外筒的頂端連接。
13、更優選地，所述外筒控壓組件包括：第一外筒控壓管路、第二外筒控壓管路以及第三外筒控壓管路；所述第一外筒控壓管路與所述第三外筒連通，所述第二外筒控壓管路與所述第二外筒以及所述第四外筒連通，所述第三外筒控壓管路與所述第一外筒以及所述第五外筒連通。
14、優選地，所述外漲緊筒的第一側壁內開設有與所述外漲緊內板匹配的外筒內固定槽，所述第一側壁外開設有與所述外漲緊外板匹配的外筒外固定槽。
15、優選地，所述漲緊裝置由高密度石墨制得，密度不小于1.85g/cm3，肖氏硬度不小于45，熱膨脹系數不大于2.0×10-6/k。
16、本專利技術的第二方面是提供一種上述漲緊裝置的使用方法，步驟包括：
17、s1、將已完成浸膠、固化的碳紙收卷于內漲緊筒上，形成一定厚度的碳紙卷材后，裝配內筒蓋以及內筒控壓組件，并將外漲緊筒套設于碳紙卷材外，再裝配外筒蓋、以及外筒控壓組件；
18、s2、將裝配好的漲緊裝置豎直放置于碳化爐或石墨化爐中，內筒控壓組件以及外筒控壓組件分別外接惰性氣體氣源，并配有流量計以及壓力表，通過通入惰性氣體，控制內漲緊筒上的內漲緊組件以及外漲緊筒上的外漲緊組件對碳紙卷材的壓力，實現一定可控壓差；
19、其中，第三內腔與爐腔內壓力差記為漲緊壓力p1；
20、第二內腔、第四內腔與爐腔內壓力差記為漲緊壓力p2；
21、第一內腔、第五內腔與爐腔內壓力差記為漲緊壓力p3；
22、第三外筒與爐腔內壓力差記為漲緊壓力p4；
23、第二外筒、第四外筒與爐腔內壓力差記為漲緊壓力p5；
24、第一外筒、第五外筒與爐腔內壓力差記為漲緊壓力p6；
25、內漲緊筒與碳紙、外漲緊筒4與碳紙的總壓力差記為p；
26、p1=p4=0.6p；p2=p5=0.75p；p3=p6=p。
27、優選地，常溫-400℃控制漲緊壓力p：0-50kpa，400-1000℃控制漲緊壓力p：200-450kp本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種適用于高溫碳化石墨化的漲緊裝置，其特征在于，包括：內漲緊筒（1）、與所述內漲緊筒（1）頂端拆卸連接的內筒蓋（2）、與所述內漲緊筒（1）拆卸連接的內筒控壓組件（3）、套設于所述內漲緊筒（1）外的外漲緊筒（4）、與所述外漲緊筒（4）頂端拆卸連接的外筒蓋（5）、以及設于所述外漲緊筒（4）側壁上的外筒控壓組件（6）；
2.根據權利要求1所述的漲緊裝置，其特征在于，所述內漲緊筒（1）內設有若干隔板（19），若干所述隔板（19）將所述內漲緊筒（1）內的腔體分隔為由上至下依次設置的第一內腔（11）、第二內腔（12）、第三內腔（13）、第四內腔（14）以及第五內腔（15）；所述隔板（19）上開設有供所述內筒控壓組件（3）穿過的隔板開口。
3.根據權利要求2所述的漲緊裝置，其特征在于，所述內筒控壓組件（3）包括：第一內筒控壓管路（31）、第二內筒控壓管路（32）以及第三內筒控壓管路（33）；所述第一內筒控壓管路（31）與所述第三內腔（13）連通；所述第二內筒控壓管路（32）與所述第二內腔（12）以及所述第四內腔（14）連通；所述第三內筒控壓管路（33）與所述第一內腔
4.根據權利要求1所述的漲緊裝置，其特征在于，所述內漲緊筒（1）的側壁上沿所述內漲緊筒（1）的軸向方向設有若干組所述內漲緊組件（7）；每組所述內漲緊組件（7）的數量不小于三，且同一組內的若干所述內漲緊組件（7）沿所述內漲緊筒（1）的周向方向等距設置；
5.根據權利要求1所述的漲緊裝置，其特征在于，所述內漲緊筒（1）的內壁上開設有與所述內漲緊內板（71）匹配的內筒內固定槽（17），所述內漲緊筒（1）的外壁上開設有與所述內漲緊外板（72）匹配的內筒外固定槽（18）。
6.根據權利要求1所述的漲緊裝置，其特征在于，所述外漲緊筒（4）沿其軸向方向包括：自上而下依次連接的第一外筒（41）、第二外筒（42）、第三外筒（43）、第四外筒（44）以及第五外筒（45）；所述第一外筒（41）、所述第二外筒（42）、所述第三外筒（43）、所述第四外筒（44）以及所述第五外筒（45）均具有夾層；所述外筒蓋（5）與所述第一外筒（41）的頂端連接。
7.根據權利要求6所述的漲緊裝置，其特征在于，所述外筒控壓組件（6）包括：第一外筒控壓管路（61）、第二外筒控壓管路（62）以及第三外筒控壓管路（63）；所述第一外筒控壓管路（61）與所述第三外筒（43）連通，所述第二外筒控壓管路（62）與所述第二外筒（42）以及所述第四外筒（44）連通，所述第三外筒控壓管路（63）與所述第一外筒（41）以及所述第五外筒（45）連通。
8.根據權利要求1所述的漲緊裝置，其特征在于，所述外漲緊筒（4）的第一側壁內開設有與所述外漲緊內板（81）匹配的外筒內固定槽（47），所述第一側壁外開設有與所述外漲緊外板（82）匹配的外筒外固定槽（48）。
9.一種漲緊裝置的使用方法，采用如權利要求1-8任一項所述漲緊裝置，其特征在于，步驟包括：
10.根據權利要求9所述的使用方法，其特征在于，第三內腔（13）與高溫處理設備爐腔內壓力差記為漲緊壓力P1；第二內腔（12）、第四內腔（14）與高溫處理設備爐腔內壓力差記為漲緊壓力P2；第一內腔（11）、第五內腔（15）與高溫處理設備爐腔內壓力差記為漲緊壓力P3；第三外筒（43）與高溫處理設備爐腔內壓力差記為漲緊壓力P4；第二外筒（42）、第四外筒（44）與高溫處理設備爐腔內壓力差記為漲緊壓力P5；第一外筒（41）、第五外筒（45）與高溫處理設備爐腔內壓力差記為漲緊壓力P6；內漲緊筒（1）與碳紙、外漲緊筒（4）與碳紙的總壓力差記為P；P1=P4=0.6P，P2=P5=0.75P，P3=P6=P；
...【技術特征摘要】
1.一種適用于高溫碳化石墨化的漲緊裝置，其特征在于，包括：內漲緊筒（1）、與所述內漲緊筒（1）頂端拆卸連接的內筒蓋（2）、與所述內漲緊筒（1）拆卸連接的內筒控壓組件（3）、套設于所述內漲緊筒（1）外的外漲緊筒（4）、與所述外漲緊筒（4）頂端拆卸連接的外筒蓋（5）、以及設于所述外漲緊筒（4）側壁上的外筒控壓組件（6）；
2.根據權利要求1所述的漲緊裝置，其特征在于，所述內漲緊筒（1）內設有若干隔板（19），若干所述隔板（19）將所述內漲緊筒（1）內的腔體分隔為由上至下依次設置的第一內腔（11）、第二內腔（12）、第三內腔（13）、第四內腔（14）以及第五內腔（15）；所述隔板（19）上開設有供所述內筒控壓組件（3）穿過的隔板開口。
3.根據權利要求2所述的漲緊裝置，其特征在于，所述內筒控壓組件（3）包括：第一內筒控壓管路（31）、第二內筒控壓管路（32）以及第三內筒控壓管路（33）；所述第一內筒控壓管路（31）與所述第三內腔（13）連通；所述第二內筒控壓管路（32）與所述第二內腔（12）以及所述第四內腔（14）連通；所述第三內筒控壓管路（33）與所述第一內腔（11）以及所述第五內腔（15）連通。
4.根據權利要求1所述的漲緊裝置，其特征在于，所述內漲緊筒（1）的側壁上沿所述內漲緊筒（1）的軸向方向設有若干組所述內漲緊組件（7）；每組所述內漲緊組件（7）的數量不小于三，且同一組內的若干所述內漲緊組件（7）沿所述內漲緊筒（1）的周向方向等距設置；
5.根據權利要求1所述的漲緊裝置，其特征在于，所述內漲緊筒（1）的內壁上開設有與所述內漲緊內板（71）匹配的內筒內固定槽（17），所述內漲緊筒（1）的外壁上開設有與所述內漲緊外板（72）匹配的內筒外固定槽（18）。
6.根據權利要求1所述的漲緊裝置，其特征在于，所述外漲緊筒（4）沿其軸向方向...
【專利技術屬性】
技術研發人員：請求不公布姓名，
申請(專利權)人：國科領纖新材料常州有限公司，
類型：發明
國別省市：
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