一种金属双极板及其制备方法以及燃料电池技术

本发明专利技术是关于一种金属双极板及其制备方法以及燃料电池，涉及燃料电池技术领域。主要采用的技术方案为：金属双极板包括金属基板、金属氧化物涂层以及导电涂层；其中，金属氧化物涂层沉积在金属基板上，且金属氧化物涂层包括不饱和金属氧化物层。导电涂层沉积在金属氧化物涂层上。本发明专利技术主要用于提高金属双极板的耐腐蚀性、导电性及涂层结合力，从而延长金属双极板和燃料电池的使用寿命。

A metal bipolar plate and its preparation method and fuel cell

【技术实现步骤摘要】
一种金属双极板及其制备方法以及燃料电池
本专利技术涉及一种燃料电池
，特别是涉及一种金属双极板及其制备方法以及燃料电池。
技术介绍
燃料电池行业(如，PEM电解制氢和PEMFC燃料电池)，双极板是燃料电池的重要部件之一。以前，双极板的主要材料为石墨，其价格昂贵，使得双极板材料的成本占整个电池成本的25～35％；并且，石墨材料还存在机械加工性能差的缺陷。由于金属材料具有价格低廉、机械加工性能好、韧性好、强度好等优点，因此，金属材料的双极板被本领域技术人员认为是燃料电池的必然选择。而双极板需要同时具备优良的导电性能和耐腐蚀性能；因此，在金属基板上制备耐腐蚀导电层的意义重大。现有技术中，对金属基板的改性方法是利用物理气相沉积法在金属基板的表面沉积具有耐腐蚀性和导电性能的涂层。但是，利用该技术制备的金属双极板至少存在如下技术问题：(1)由于金属双极板苛刻的运行环境，对涂层的导电性和耐腐蚀性都提出了严格的限制，目前选用的涂层材料不能同时兼具优异的耐腐蚀性和导电性。(2)涂层在纵向上存在针孔现象，在燃料电池的腐蚀环境中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属双极板，其特征在于，所述金属双极板包括：/n金属基板；/n金属氧化物涂层，所述金属氧化物涂层沉积在所述金属基板上；/n其中，所述金属氧化物涂层包括不饱和金属氧化物层。/n

【技术特征摘要】
1.一种金属双极板，其特征在于，所述金属双极板包括：
金属基板；
金属氧化物涂层，所述金属氧化物涂层沉积在所述金属基板上；
其中，所述金属氧化物涂层包括不饱和金属氧化物层。


2.根据权利要求1所述的金属双极板，其特征在于，所述金属氧化物涂层还包括饱和金属氧化物层；其中，
所述饱和金属氧化物层位于所述不饱和金属氧化物层和金属基板之间。


3.根据权利要求1或2所述的金属双极板，其特征在于，所述金属氧化物涂层中的金属成分包括钛Ti、铝Al中的一种或两种；和/或
所述金属氧化物涂层的厚度为20～100nm；和/或
所述不饱和金属氧化物层的厚度为20～50nm。


4.根据权利要求1或2所述的金属双极板，其特征在于，所述金属双极板还包括导电涂层，所述导电涂层沉积在所述金属氧化物涂层上；
优选的，导电涂层为非晶碳膜；进一步优选的，所述非晶碳膜中的SP2杂化碳的质量分数为60～90％；
优选的，所述导电涂层的厚度为50nm～5μm。


5.根据权利要求1-4任一项所述的金属双极板的制备方法，其特征在于，
所述金属双极板的涂层结合力为48-55N；和/或
所述金属双极板的接触电阻为1.2-2.2mΩ·cm2；优选为1.2-1.6mΩ·cm2；和/或
所述金属双极板的腐蚀电位为302-345mV，优选为329-345mV；和/或
所述金属双极板的腐蚀电流为3.0×10-7-8.5×10-7A/cm2。


6.权利要求1-5任一项所述的金属双极板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
预处理：对金属基板进行预处理；
沉积金属氧化物涂层：在所述金属基板的表面沉积金属氧化物涂层，并使金属氧化物涂层包括不饱和金属氧化物层。


7.根据权利要求6所述的金属双极板的制备方法，其特征在于，所述预处理的步骤包括：
第一次预处理：对金属基板依次进行除油处理、抛光处理、清洗处理、干燥处理；
第二次预处理：对金属基板进行表面离子溅射和刻蚀活化处理；
优选的，采用偏压磁控多弧离子镀膜设备对所述金属基板进行表面离子溅...

【专利技术属性】
技术研发人员：上官鹏鹏，王海峰，王利生，
申请(专利权)人：浙江锋源氢能科技有限公司，锋源新创科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33