本发明专利技术涉及燃料电池领域，特别是指一种金属双极板及其制备方法。本发明专利技术公开了一种金属双极板，包括不锈钢基片和贵金属层，所述不锈钢基片的表面包括多个平行的沟槽和凸部，所述不锈钢基片的同一表面相邻两个沟槽的连接部分为凸部，所述贵金属层镀在金属双极板表面的凸部。本发明专利技术采用显影技术实现金属双极板表面局部涂覆贵金属层，贵金属层的覆盖面积为不锈钢基片总面积的5％～50％。本发明专利技术提供的金属双极板不仅保证了金属双极板具有较小的接触电阻和较好的抗腐蚀能力，而且局部镀贵金属层也极大地节省了贵金属的用量，降低金属双极板的制备成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及燃料电池领域，特别是指。
技术介绍
氢燃料电池(PEFC)用金属双极板具有薄、轻、阻气性良好和易加工成型等优点，不锈钢具有良好的防腐蚀性能，是用于燃料电池双极板的较好材料，但因其表面有氧化钝化层，与膜电极的接触电阻很大，阻碍了电能的输出，因此不锈钢表面需要进行处理，一般是在基板表面沉积保护薄膜，保证较小的接触电阻和较好的抗腐蚀能力。用于不锈钢表面涂覆的材料可分为贵金属、金属导电陶瓷化合物、碳类膜等。然而，金属导电陶瓷化合物(如氮化铬、硼化钛和氧化铟)和碳类膜因其自身材料的导电性、耐腐蚀性低于贵金属，以及材料制备工艺的复杂程度，在实际应用上有较大的困难。目前，不锈钢极板上沉积贵金属，如金，是较成熟且被试验验证使双极板具有足够使用寿命的方法，然而，整个双极板表面都涂覆有贵金属，存在着成本高的问题。为了解决这一问题，现有技术中也有先将不锈钢板用化学或物理沉积的方法按一定图形沉积一层金，然后再进行冲压成型、焊接等工艺，这种方法虽然可以降低材料成本，但存在着冲压成型以及焊接过程中镀金层会遭到破坏的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提出，极大地节省了贵金属的用量，降低成本，适合大规模应用。基于上述目的本专利技术提供的金属双极板，包括不锈钢基片和和贵金属层，所述不锈钢基片的表面包括多个平行的沟槽和凸部，所述不锈钢基片的同一表面相邻两个沟槽的连接部分为凸部，所述贵金属层镀在金属双极板表面的凸部。在本专利技术的一些实施例中，所述贵金属层的厚度为1nm?200nm，所述贵金属层的覆盖面积为不锈钢基片总面积的5%?50%。在本专利技术的一个实施例中，所述不锈钢基片的同一凸部上的贵金属层的形状为一个长条形，在本专利技术的另一个实施例中，所述不锈钢基片的同一凸部上的贵金属层的形状为多个分散的矩形。所述金属双极板的厚度为0.05mm?0.3mm,所述沟槽的深度为0.4?1.2mm,所述沟槽的顶部开口宽度为1.5?1.7mm，所述沟槽的槽底宽度为1.1?1.3mm。本专利技术还提供了一种金属双极板的制备方法，包括以下步骤:(I)将耐酸感光油墨喷涂到冲压成型的不锈钢基片的表面，待所述耐酸感光油墨静置流平后烘干；(2)将光刻掩膜版覆盖在喷涂耐酸感光油墨的不锈钢基片表面，所述光刻掩膜版的透光区域位于不锈钢基片的凸部，所述光刻掩膜版除透光区域以外的部分为不透光区域，校准后进行曝光，曝光结束后，用碱性溶液作为显影液除去金属双极板上曝光部分的耐酸感光油墨；(3)将显影后的不锈钢基片放入到贵金属化合物的溶液中进行贵金属薄膜的电化学沉积，得到镀有贵金属层的不锈钢基片；(4)将镀有贵金属层的不锈钢基片再次曝光，曝光结束后，用碱性溶液清洗以除去耐酸感光油墨，接着用去离子水清洗若干遍，干燥；(5)将干燥后的不锈钢基片放入到15%的硝酸溶液中钝化，在40?50°C下钝化10?20min，取出不锈钢基片，用去离子水清洗，干燥。在本专利技术的一个实施例中，所述步骤(I)中，耐酸感光油墨的喷涂厚度为5-10 μ m，烘干温度为70?80°C。在本专利技术的一些实施例中，所述步骤(2)和⑷中，不锈钢基片在紫外灯下照射，曝光时间与喷涂的耐酸感光油墨的厚度以及光强成正比例关系，所述碱性溶液为碳酸钠溶液。在本专利技术的一些实施例中，所述步骤(3)中，将不锈钢基片放入到浓度为2g/L的氰化金溶液中进行金薄膜的电化学沉积，温度30?35°C，电流保持在0.0lA/cm2，持续时间Imin?20min，得到1nm?200nm厚度的镀金层。在本专利技术的一些实施例中，所述冲压成型的不锈钢基片为将不锈钢基片冲压成多个平行沟槽，形成流场结构，所述不锈钢基片的边长为IlcmX 11cm，厚度为0.05mm?0.3mmο在本专利技术的一些实施例中，所述步骤(I)之前还包括预处理步骤，将不锈钢基片先在乙醇或丙酮超声清洗，接着在酸性溶液中进行化学抛光。从上面所述可以看出，本专利技术提供的金属双极板及其制备方法具有以下积极效果:首先，本专利技术提供的金属双极板在其凸部镀有贵金属层，即在金属双极板与电极接触的部位具有贵金属层，在金属双极板不与电极接触的部位，采用化学钝化的方式形成化学钝化层，以保护金属双极板，达到较好的防腐蚀效果，如作为气体通道的沟槽，这样不仅保证了金属双极板具有较小接触电阻和较好的抗腐蚀能力，而且局部镀贵金属层极大地节省了贵金属的用量，降低金属双极板的制备成本。其次，本专利技术提供的金属双极板的制备方法采用显影技术来实现在金属双极板的表面局部镀贵金属层，操作简单易行，适合大规模化应用。最后，本专利技术提供的金属双极板的制备方法是将不锈钢基片先进行冲压及焊接工艺形成流场结构，再在金属双极板的表面镀贵金属层，避面冲压及焊接工艺对贵金属镀层的破坏，保护贵金属镀层的完整性，避免金属双极板的贵金属镀层局部破损而引起的腐蚀。【附图说明】图1为本专利技术实施例金属双极板的平面示意图；图2为本专利技术实施例金属双极板的沟槽截面图；图3为本专利技术实施例金属双极板同一凸部的镀金层为一个长条形的示意图；图4为本专利技术实施例金属双极板同一凸部的镀金层为多个分散的矩形的示意图；图5为本专利技术实施例金属双极板与石墨双极板组装的单膜电池的极化曲线对比图。【具体实施方式】为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。实施例1步骤1，如图1所示，其为本专利技术实施例金属双极板的平面示意图，选取边长为IlcmX Ilcm、厚度为0.1mm的316L不锈钢箔片I，将所述不锈钢箔片I冲压成多个平行沟槽2，形成流场结构。如图2所示，其为本专利技术实施例金属双极板的沟槽截面图，在不锈钢箔片I的同一表面的相邻两个沟槽2的连接部分为凸部3，所述沟槽2的截面为梯形，不锈钢箔片I的一个表面的凸部3的顶部为另一个表面的沟槽2的底部。需要说明的是，不锈钢箔片I的沟槽为气体通道，凸部与电极接触。其中，沟槽2的深度为0.4mm，沟槽2的顶部开口宽度为1.5mm，沟槽2的底部宽度为1.1mm。步骤2，将所述不锈钢箔片用乙醇或丙酮超声清洗，接着在酸性溶液中进行化学抛光，除去不锈钢箔片表面的钝化层。步骤3，将耐酸感光油墨喷涂到不锈钢箔片的表面，喷涂厚度为5 μ m，待所述感光油墨静置流平后，放入到温度为80°C的烘箱中烘干。步骤4，将光刻掩膜版覆盖在喷涂耐酸感光油墨的不锈钢箔片的表面，在本实施例中，光刻掩膜版的透光区域的形状为多个平行的长条形，长条形的图案尺寸为90mmX0.8_，所述光刻掩膜版的透光区域均覆盖在不锈钢箔片的凸部，所述光刻掩膜版除透光区域以外的部分为不透光区域。将不锈钢箔片的光刻掩膜版校准后放在紫外灯下曝光，曝光时间与光强及喷涂的耐酸感光油墨的厚度成正比例关系，曝光结束后，位于光刻掩膜版透光区域下的耐酸感光油墨发生光固化，用碳酸钠溶液作为显影液，溶解掉金属双极板上曝光部分的耐酸感光油墨。步骤5，将显影后的不锈钢箔片放入到浓度为2g/L的氰化金溶液中进行金薄膜的电化学沉积，温度为30°C，电流保持在0.0lA/cm2，持续时间20min，得到200nm厚度的镀金层。如图3所示，其为本专利技术实施例金属双极板凸部长条形镀金层的示意图，镀金层4位于不锈钢箔片I的凸部3，所述镀金层4的形状为长条形，尺寸为90本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种金属双极板，其特征在于，包括不锈钢基片和和贵金属层，所述所述不锈钢基片的表面包括多个平行的沟槽和凸部，所述不锈钢基片的同一表面相邻两个沟槽的连接部分为凸部，所述贵金属层镀在金属双极板表面的凸部。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄姝青，张宝春，靳殷实，韩福江，
申请(专利权)人：航天新长征电动汽车技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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