MAX相材料及其衍生物MXene凭借其独特的性能,逐渐成为了新型材料领域的研究热点。由于MXene表面含有羟基等亲水性较强的含氧官能团,导电性和稳定性较强,机械强度较高。与电解质膜基体材料结合时,可以给离子的传输提供更多的路径,其自身的纳米尺寸也能填补基体间的细小孔洞,提高电解质膜的致密性,从而提高电解质膜的机械性能和电化学性能。而MAX相材料拥有较高的导电性、稳定性和机械强度,其独特的元素构成也能提供良好的抗腐蚀性能,与燃料电池复合双极板材料混合时,可增加板材的导电性、抗弯强度和耐腐蚀性能。本文采用SDC作为电解质基体,使用Ti₃C₂T_x-MXene对电解质基体进行掺杂,研究其复合膜的电化学性能和机械性能。采用膨胀石墨/聚酰亚胺作为复合双极板的基体材料,使用Ti₃AlC₂-MAX对基体材料进行复合,研究复合双极板的电导率、抗弯强度和耐腐蚀性等性能。此外,针对复合双极板的热压成形工艺,设计一种具有自顶式脱模功能的复合双极板成形模具设备。本文提出采用甘氨酸燃烧法制备了SDC粉末,与Ti₃C₂T_x-MXene进行混合并压制烧结成复合膜的新型制备工艺。研究发现复合膜机械性能更好,复合膜的断裂韧性是纯SDC膜的4倍。在测试温度450℃～600℃下,5wt.%Ti₃C₂T_x/SDC复合膜电导率有较为明显的提高。在600℃下,复合膜的电导率达到最高,为纯SDC膜的9倍。在500℃的单电池测试温度下,Ti₃C₂T_x/SDC复合电解质膜的单电池性能比纯SDC膜高,开路电压提高了0.08V,复合膜的最大功率密度是纯SDC膜的2.5倍。采用机械混合方法将Ti₃AlC₂-MAX掺杂入膨胀石墨/聚酰亚胺复合材料基体中,通过热压成形制备了膨胀石墨/聚酰亚胺与Ti₃AlC₂/膨胀石墨/聚酰亚胺复合双极板。研究发现,增加聚酰亚胺树脂含量,双极板密度、电导率逐渐降低,耐腐蚀性逐渐增强,而抗弯强度、硬度呈现先升后降特点。掺杂Ti₃AlC₂颗粒后,双极板的密度、电导率、抗弯强度、硬度和耐腐蚀性均有所提高。本文设计了一种具有自顶式脱模功能的机构,将其运用于复合双极板成形模具中。选择具有加热和保温功能的框架式液压机,选择膨胀石墨/聚酰亚胺作为材料基体,对自顶式脱模机构的可行性进行试验,实验结果表明:设计的复合双极板成形模具符合设计要求,能够完成复合双极板的热压成形,板材能够完好无缺的分离脱模,以此证明了自顶式脱模机构的可行性。