质子交换膜燃料电池金属双极板制造技术

一种质子交换膜燃料电池金属双极板，由基体（１）及其表面导电耐蚀涂层（２）构成，其特征在于涂层（２）为导电耐蚀的金属氧化物涂层，涂层（２）厚度为０．１－５０μｍ。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种质子交换膜燃料电池元件，特别是其金属双极板。双极板在PEMFC中具有分布并分隔反应气体、收集并传输电流等作用，其制作材料及加工费用是PEMFC成本高的主要原因之一。现在，双极板主要采用石墨、金属材料和碳复合材料进行制作。石墨双极板的脆性大，且厚度较大，据估计，石墨双极板的成本约占由其制备的PEMFC成本的80％。碳复合材料可以改善石墨双极板的性能，并在一定程度上降低双极板的成本，但其加工工艺十分复杂，且其长期稳定性尚待探索。用金属作双极板既易于批量生产，又可制成薄板(0.1～0.3mm)而直接冲压成形，可以大幅度提高PEMFC的比能量和比功率、降低电池成本。常用的金属双极板材料主要有不锈钢、钛、铝合金等。PEMFC的工作环境呈弱酸性，且含有Cl-、F-、SO42-等离子，对金属(如不锈钢)双极板具有较强的腐蚀作用，因此，金属双极板存在腐蚀和表面接触电阻较大这二个急待解决的难题。对金属双极板材料表面进行防护处理，以提高其耐蚀性能和表面电接触性能，是各国重点开发的技术之一，对金属双极板的制备和PEMFC的发展具有特别重要的意义。目前，金属双极板的表面处理技术是高度保密的，文献仅报道了金、银、铂、TiN、Cr2N等涂层，贵金属涂层的成本高，不利于制作低廉的PEMFC，TiN等涂层具有一定的涂层缺陷，防腐蚀作用有限，制备无缺陷的涂层较为困难。运用低成本、低接触电阻和高耐蚀的表面涂层是制备满足长期使用要求的金属双极板的关键工艺和发展方向。为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案一种质子交换膜燃料电池金属双极板，由基体及其表面导电耐蚀涂层构成，其特征在于涂层为导电耐蚀的金属氧化物涂层，涂层厚度为0.1-50μm。金属氧化物涂层可以是锡氧化物或铟氧化物涂层。涂层可以为三层结构，内层和外层为金属氧化物涂层，中层为纯金属涂层。上述的纯金属涂层可以为铬涂层或钼涂层。基体为不锈钢薄板，或者为铝或铝合金薄板上沉积不锈钢涂层，基体厚度为0.1-0.3mm。涂层制备方法可以用气相沉积、喷涂热解等方法。本专利技术与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出特点和显著优点本专利技术采用低廉的导电耐蚀金属氧化物替代现有技术中的贵金属涂层，其成本有成千倍的降低，而且加工容易，工艺简单，加工成本低，有利于成批量生产；可制成较薄的金属双极板，提高PEMFC的重量比能量和体积比能量，从而可以制作成本低廉的质子交换膜燃料电池，使其得以发展和推广应用。同时本专利技术还提供了三层结构的涂层，不但其结构新颖，而且能进一步提高其导电耐蚀性能。图2是附图说明图1中A处局部放大图。图3是本专利技术另一种实施例的金属双极板局部剖面放大图。表1不同涂层结构及厚度金属双极板 权利要求1.一种质子交换膜燃料电池金属双极板，由基体(1)及其表面导电耐蚀涂层(2)构成，其特征在于涂层(2)为导电耐蚀的金属氧化物涂层，涂层(2)厚度为0.1-50μm。2.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池金属双极板，其特征在于金属氧化物涂层(2)为锡氧化物或铟氧化物涂层。3.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池金属双极板，其特征在于涂层(2)为三层结构，内层(3)和外层(5)为金属氧化物涂层，中层(4)为纯金属涂层。4.根据权利要求3所述的质子交换膜燃料电池金属双极板，其特征在于纯金属涂层(4)为铬涂层或钼涂层。5.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池金属双极板，其特征在于基体(1)为不锈钢薄板，或者为铝或铝合金薄板上沉积不锈钢涂层，基体(1)厚度为0.1-0.3mm。全文摘要本专利技术涉及一种质子交换膜燃料电池金属双极板。它由基体及其表面导电耐蚀涂层构成，涂层为导电耐蚀的金属氧化物，涂层厚度为0.1－50μm。本专利技术提供的金属双极板材料及其加工成本低、加工工艺简单，有利于批量生产，金属氧化物涂层导电耐蚀性能好，能制成较薄的金属双极板，提高燃料电池的重量比能量和体积比能量。文档编号H01M4/86GK1421946SQ0215518公开日2003年6月4日 申请日期2002年12月17日 优先权日2002年12月17日专利技术者李谋成, 沈嘉年, 武朋飞, 李凌峰, 肖美群 申请人:上海大学 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李谋成，沈嘉年，武朋飞，李凌峰，肖美群，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：