燃料电池隔板的涂覆方法以及燃料电池隔板技术

本发明专利技术涉及燃料电池隔板的涂覆方法以及燃料电池隔板。燃料电池隔板的涂覆方法包括以下步骤：汽化前驱体以制备前驱体气体；将前驱体气体和反应气体引入至反应室；以及通过电压施加至反应室以把前驱体气体和该反应气体转变成等离子态从而在基材上形成涂覆层。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的引证本申请要求于2015年7月27日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请号10-2015-0106104的优先权，通过引证将其全部内容结合与此。
本公开涉及燃料电池隔板(隔膜，separator)的涂覆方法和燃料电池隔板。
技术介绍
燃料电池堆栈(fuelcellstack)可以包括组装装置，该组装装置组装重复堆叠部件如电极膜、隔板(separator)、气体扩散层，和具有堆叠模块的垫圈，连同保护堆栈的外壳、非重复部件如与车辆、高电压接插件(high-voltageconnector)等等的接口(interface)所需要的部件。燃料电池堆栈是一种装置，其中氢气和在空气中的氧气彼此反应从而释放电、水，和热，但是因为高压电(highvoltageelectricity)、水，和氢气共存于相同的地方，所以在燃料电池堆栈中存在许多危险因素。特别地，关于燃料电池隔板，因为在驱动燃料电池的时候产生的氢阳离子直接接触燃料电池隔板，所以进一步要求抗腐蚀性，并且在采用金属隔板而无表面处理的情况下，金属会被腐蚀，并且在金属表面上可以形成充当电绝缘体的氧化物，从而降低导电性。在这种情况下，被解离从而被洗脱的金属阳离子污染膜电极组件(MEA)，从而恶化燃料电池的性能。在碳基隔板普遍用作为燃料电池隔板的情况下，存在在工艺中产生的裂缝将留在燃料电池中的高风险，考虑到强度和透气性而很难使隔板变薄，并且存在加工性的问题，等等。同时，鉴于由于优异的挠性的可成形性和生产率，金属隔板是有利的。此外，它可以是薄的，使得堆栈可以是小型化的。然而，由于因腐蚀所引起的MEA的污染和由表面氧化层的形成所引起的接触电阻的增加，堆栈的性能会恶化。因此，需要一种能够抑制表面腐蚀和氧化层生长的表面处理方法。在此背景部分中公开的以上信息只是为了增强对本专利技术构思的背景的理解，因此它可能含有并不形成这个国家对于本领域的普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
本公开已经进行了努力从而提供燃料电池隔板的涂覆方法。此外，本公开已经进行了努力从而提供燃料电池隔板。本公开已经进行了努力从而提供用于燃料电池隔板的前驱体(precursor)。本专利技术构思的示例性的实施方式提供燃料电池隔板的涂覆方法，包括以下步骤：汽化前驱体以制备前驱体气体；将前驱体气体和反应气体(reactivegas)引入至反应室；通过将电压施加至反应室以把前驱体气体和反应气体转变成等离子态从而在基材上形成涂覆层。前驱体可以含有由化学式1所表示的化合物：[化学式1]其中，R1至R8各自独立地是取代的或未取代的C1至C10烃基基团，N是氮，并且Me是Ti、Cr、Mo、W、Cu，或Nb。此外，前驱体可以进一步含有由化学式2所表示的化合物，其中，由化学式1所表示的化合物和由化学式2所表示的化合物是彼此不同的：[化学式2]其中，R9至R16各自独立地是取代的或未取代的C1至C10烃基基团，N是氮，Me是Ti、Cr、Mo、W、Cu，或Nb。所有R9至R16可以都是甲基(CH3)基团。在基材上形成涂覆层可以在200℃或更低的温度范围内进行。汽化前驱体以制备前驱体气体可以在50至80℃的温度范围内进行。反应气体可以包括烃气体；惰性气体；和氮化合物气体或氮气。烃气体可以是选自C2H2、CH4，和它们的组合的物质，惰性气体可以是Ar，并且氮化合物可以是NH3。此外，涂覆方法可以进一步包括，在通过将前驱体气体和反应气体转变成等离子态从而在基材上形成涂覆层之后，赋予疏水或亲水基团。赋予疏水或亲水基团可以将选自由CF4、O2、CO2、聚二甲硅氧烷(PDMS)，三甲基甲硅烷(TMS)，和它们的组合组成的组的气体转变成等离子态从而使F、O、Si，或它们的组合与涂覆层的表面进行反应。本专利技术构思的另一种实施方案提供了燃料电池隔板，包括：基材；和位于基材的一个表面或两个表面上的涂覆层，其中涂覆层含有具有SP2结构的碳；和选自Ti、Cr、Mo、W、Cu、Nb，和它们的组合的物质的氮化物。在涂覆层中，具有SP2结构的碳的含量范围可以是40％至70％，并且剩余部分可以是选自Ti、Cr、Mo、W、Cu、Nb，和它们的组合的物质的氮化物。涂覆层可以具有20nm至1000nm的厚度。涂覆层可以进一步含有选自F、O、Si，和它们的组合的物质。本专利技术构思的又另一种实施方式提供了含有由化学式1所表示的化合物的用于燃料电池隔板的前驱体。前驱体可以进一步含有由化学式2所表示的化合物，并且由化学式1所表示的化合物和由化学式2所表示的化合物彼此可以是不同的。根据本专利技术构思的实施方式，涂覆层可以在低温形成，使得基材的变形最小化。根据本专利技术构思的实施方式，涂覆层可以在低温形成，使得可以降低制造成本。根据本专利技术构思的实施方式，涂覆层可以通过等离子增强化学汽相沉积(PECVD)工艺形成，使得甚至在大面积涂覆层或涂覆层大规模生产的情况下，也可以形成涂覆层。附图说明图1是示出了在根据本专利技术构思的示例性的实施方式的燃料电池隔板上形成涂覆层的等离子增强化学汽相沉积(PECVD)装置的模拟视图。图2是示出了随在实施例中的反应室温度的接触电阻和腐蚀电流的图表。图3A-3D是示出了各沉积温度的涂覆的隔板的表面的照片(A：室温；B：200℃；C：300℃；D：400℃)。图4(a)和4(b)是示出了隔板-隔板的接触电阻的测量方法的示意图。图5(a)和5(b)是示出了气体扩散层(GDL)-隔板的接触电阻的测量方法的示意图。附图标号：20：隔板30：集电体40：气体扩散层(GDL)。具体实施方式参照附图，从下面详细描述的示例性的实施方式，将阐述本专利技术构思的优点和特征以及实现它们的方法。然而，本专利技术构思不限于在本文中所公开的示例性的实施方式而是将以各种形式实施。示例性的实施方式使本专利技术构思充分公开并且被提供使得本领域的技术人员可以容易地理解本专利技术构思的范围。因此，本专利技术构思将由所附的权利要求的范围限定。整个说明书的相似的附图标记表示相似的元件。因此，为了避免模糊的本专利技术构思的解释，本领域熟知的技术的详细说明将在示例性的实施方式中省略。除非另有限定，在本申请的说明书中使用的所有术语(包括技术名词和科学术语)可以被用作为本专利技术构思所涉及的领域中的技术人员所通常理解的一般含义。整个本申请的说明书，除非相反地明确描述，词语“包括”和变形如“包含”或“含有”将被理解为意指包括所述元素但示不排除任何其它元素。除非相反地明确描述，在本申请的说明书中，单数形式包括复数形式。除非另有限定，正如在本文中所使用的，术语“取代的”是指用C1至C30烃基基团；C1至C10烃基甲硅烷基基团；C3至C30环烷基基团；C6至C30芳基基团；C2至C30杂芳基基团；C1至C10烃氧基基团；氟基团或C1至C10三氟烃基基团如三氟甲基基团等；或氰基基团取代的化合物。除非另有限定，正如在本文中所使用的，术语“它们的组合”是指两个或更多个取代基通过连接基彼此结合或两个或更多个取代基彼此缩合并结合。除非另有限定，正如在本文中所使用的，术语“烃基基团”包括不含任何的烯基基团或炔基基团的“饱和烃基基团”和含有至少一个烯基或炔基的“不饱和烃基基团”。“烯基”是指至少两个碳原子的至少一个碳碳双键的取代本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池隔板的涂覆方法，所述涂覆方法包括如下步骤：汽化含有由化学式1所表示的化合物的前驱体以制备前驱体气体；将所述前驱体气体和反应气体引入至反应室；以及通过将电压施加至所述反应室以把所述前驱体气体和所述反应气体转变成等离子态从而在基材上形成涂覆层：[化学式1]其中R1至R8各自独立地是取代的或未取代的C1至C10烃基基团，N是氮，并且Me是Ti、Cr、Mo、W、Cu或Nb。

【技术特征摘要】
2015.07.27 KR 10-2015-01061041.一种燃料电池隔板的涂覆方法，所述涂覆方法包括如下步骤：汽化含有由化学式1所表示的化合物的前驱体以制备前驱体气体；将所述前驱体气体和反应气体引入至反应室；以及通过将电压施加至所述反应室以把所述前驱体气体和所述反应气体转变成等离子态从而在基材上形成涂覆层：[化学式1]其中R1至R8各自独立地是取代的或未取代的C1至C10烃基基团，N是氮，并且Me是Ti、Cr、Mo、W、Cu或Nb。2.根据权利要求1所述的涂覆方法，其中：所述前驱体进一步含有由化学式2所表示的化合物，并且所述由化学式1所表示的化合物和所述由化学式2所表示的化合物是彼此不同的：[化学式2]其中，R9至R16各自独立地是取代的或未取代的C1至C10烃基基团，N是氮，并且Me是Ti、Cr、Mo、W、Cu或Nb。3.根据权利要求1所述的涂覆方法，其中：所有R1至R8都是甲基基团。4.根据权利要求1所述的涂覆方法，其中：在所述基材上形成所述涂覆层的步骤在200℃或更低的温度范围内进行。5.根据权利要求4所述的涂覆方法，其中：汽化所述前驱体以制备所述前驱体气体的步骤在50至80℃的温度范围内进行。6.根据权利要求5所述的涂覆方法，其中：所述反应气体包括烃气体；惰性气体；和氮化合物气体或氮气。7.根据权利要求6所述的涂覆方法，其中：所述烃气体是选自由C2H2、CH4、和它们的组合组成的组的物质，所述惰性气体是Ar，并且所述氮化合物是NH3。8.根据权利要求1所述的涂覆方法，进一步包括，在通过将所述前驱体气体和所述反应气体转变成所述等离子态从而在所述基材上...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔光勋，洪雄杓，徐知延，朴炫达，金甫炅，朴贞研，吕寅雄，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR