【技术实现步骤摘要】
一种金属双极板涂层及其制备方法
[0001]本专利技术涉及燃料电池、电解水制氢,电渗析、双极膜
导电极板,特别是涉及一种金属双极板涂层及其制备方法。
技术介绍
[0002]双极板是氢燃料电池和电解水制氢设备的关键技术,其成本占电堆成本的30
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50%,开发性能优异,成本适中,普适性强的双极板极为重要。金属双极板具有导热导电性好、冲压性能优异、质量轻、厚度薄、价格低廉的特点是当下和未来双极板的发展方向。由于燃料电池双极板运行环境恶劣,耐腐蚀和导电性成为金属双极板的核心指标,目前常用的金属材料无法满足双极板的要求,对金属双极板进行涂层处理成为必要手段。
[0003]金属双极板沉积涂层包括石墨涂层、碳化物、氮化物涂层、导电有机物涂层、贵金属涂层和复合涂层等。但上述几种涂层都存在耐腐蚀性差、易起皮、随着运行时间增加接触电阻大幅度增加、涂层成本高等问题,严重限制商业化应用的进程。例如目前常规的金属双极板涂层采用过渡层加表面涂层的结构,过渡层通常采用钛合金或铬、镍靶,表面采用导电陶瓷如碳化钛、氮化钛、石墨等材料。由于物理气相沉积固有的缺陷,在使用的过程中,氢离子和羟基自由基会通过缺陷向基体渗透,腐蚀过渡层,从而导致表面涂层失效脱落。
技术实现思路
[0004]有鉴于此,本专利技术提供一种金属双极板涂层及其制备方法,主要目的在于提高基材与涂层之间的结合力,由于抗氧化层存在,抑制中间层的腐蚀,减缓涂层的剥离,贵金属掺杂涂层的设定降低涂层内部的应力,提高涂层的导电性和耐腐蚀性,大幅度的改 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种金属双极板涂层,其特征在于,包括依次沉积在基材上的打底层、抗氧化层、贵金属掺杂层,所述打底层沉积在基材上,抗氧化层沉积在打底层上,贵金属掺杂层沉积在抗氧化层上,所述的基材为不锈钢、钛及其合金、铜箔、铝及其合金中的一种;所述的打底层和抗氧化层成分为导电、耐电化学腐蚀的金属氧化物,所述打底层的金属成分包括钛及其铬、镍、铝、钨、铌中的一种或多种;所述的抗氧化层的金属成分包括铈、镧、锡、锑、铟、钽、铌、锰、钴、镍中的至少一种成分或者多种;所述贵金属掺杂层的成分为钛、石墨及其掺杂的贵金属钌、铱、铂、金、银中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的一种金属双极板涂层,其特征在于,所述的打底层的厚度为100nm
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10μm,优选的,打底层的厚度为300nm
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1000nm。3.根据权利要求1所述的一种金属双极板涂层,其特征在于,所述的抗氧化层的厚度为100nm
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1000nm,优选的,抗氧化层的厚度为300nm
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500nm。4.根据权利要求1所述的一种金属双极板涂层,其特征在于,所述贵金属掺杂层中贵金属的掺杂量为双极板涂层总重量的3wt%
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10wt%。5.根据权利要求4所述的一种金属双极板涂层,其特征在于,贵金属掺杂层的厚度为50nm
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300nm。6.一种根据权利要求1
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5任意一项所述的金属双极板涂层的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)基材预处理:对基材进行除油清洗和磁控溅射设备中进行辉光清洗;(2)打底层的沉积:将预处理后的基材装入镀膜室后,抽真空至预设真空度,通入氩气或氮气、设定偏压电源电压、占空比、设定钛合金多弧靶电流,沉积打底层;(3)抗氧化层的沉积:通入氩气或氮气、设定偏压电源电压,占空比、设定金属合金多弧靶电流,沉积抗氧化层;(4)贵金属掺杂层的沉积:通入氩气或氮气、设定偏压电源电压、占空比、设定贵金属掺杂合金多弧靶电流,沉积贵金属涂层。7.根据权利要求6所述的一种金属双极板涂层的制备方法,其特征在于,具体的包括如下步骤:(1)基材预处理第一:将基材放入碳氢清洗剂中进行除油清洗,除油完成后将基材进行超声清洗;第二:将基材放入酸性清洗液中进行超声清洗,清洗完成后,将基材放入纯水中进行超声清洗并烘干;第三:将基材装入多弧离子镀膜炉中进行辉光清洗,抽真空至3.0*10
‑3pa以下,加热到150℃
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300...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘长影,李想,
申请(专利权)人:杭州兴态环保科技有限公司,
类型:发明
国别省市:
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