用于燃料电池隔板的铝片材料及其制造方法技术

根据一个实施方式，用于燃料电池隔板的铝片材料用于形成应用于燃料电池堆的隔板，并且包含9

【技术实现步骤摘要】
用于燃料电池隔板的铝片材料及其制造方法


[0001]本公开涉及用于燃料电池中的隔板的铝片材料及其制造方法，并且更具体地说，涉及用于燃料电池中的隔板的铝片材料。

技术介绍

[0002]燃料电池是一种发电机组，它通过堆中的电化学反应将燃料的化学能转化为电能。燃料电池可用于商业、工业和住宅的主要和备用发电，也可用作包括电子手持设备的紧凑型电子设备的电源。它们也用于为燃料电池车提供动力。其中燃料电池可用作清洁能源的领域最近有所扩大。
[0003]在典型的燃料电池堆中，膜电极组件位于燃料堆的最内部位置。典型的膜电极组件包括聚合物电解质膜和两个电极。聚合物电解质膜允许质子通过并且夹在两个电极之间，即涂布有催化剂以使氢和氧反应的燃料电极(阳极)和空气电极(阴极)。
[0004]此外，气体扩散层(GDL)堆叠在燃料电极和空气电极中的每一个的外表面上。其中形成流场以排出通过反应产生的水的隔板分别设置在气体扩散层的外表面上，其中用于支撑和固定部件的端板联接到最外侧。
[0005]隔板由金属物质制成。在操作期间，燃料电池由于氢和氧之间的反应而产生水。产生的水流经隔板中形成的流场，并且被排出到外部。因此，隔板是用高度耐腐蚀的不锈钢物质制成的。
[0006]为了使燃料电池堆更轻，对轻质隔板的研究正在进行中。例如，研究人员已经注意到铝作为替代物质，可实现重量减轻，同时保持不锈钢物质的防腐性能。
[0007]然而，隔板必须在一定水平上保持屈服强度、伸长率和耐腐蚀性。由铝物质制成的隔板虽然在耐腐蚀性方面达到必要的水平，但在屈服强度和伸长率方面几乎不可满足必要的水平。
[0008]此外，隔板典型地需要具有0.5mm或更小的厚度。不能满足必要的屈服强度和伸长率的铝片材料的可成形性不足，因此难以模制成厚度为0.5mm或更小的隔板。
[0009]前述内容仅旨在帮助理解本公开的背景，并不旨在意味着本公开落入本领域技术人员已知的相关技术的范围内。

技术实现思路

[0010]本公开提供用于燃料电池隔板的铝片材料及其制造方法，该铝片材料用改进的合金成分和制造条件获得，并且具有优异的屈服强度和伸长率，同时保持0.5mm或更小的厚度。
[0011]根据其一个方面，本公开提供用于燃料电池隔板的铝片材料，该铝片材料包含：基于铝片材料的总wt％为9
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10wt％的Mg；以及余量的Al和不可避免的杂质，其中铝片材料在其中具有立方体织构和旋转立方体织构。
[0012]铝片材料可还包含0.12wt％或更少的Mn和0.12wt％或更少的Cr中的一种或两种。
[0013]铝片材料可具有150MPa或更高的屈服强度。
[0014]铝片材料可具有28％或更高的伸长率。
[0015]铝片材料可具有0.5mm或更小的厚度。
[0016]铝片材料可具有在其中形成为析出相的Al3Mg2。
[0017]根据其另一方面，本公开提供用于制造用于燃料电池隔板的铝片材料的方法，方法包括以下步骤：铸造含有9
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10wt％的Mg以及余量的Al和不可避免的杂质的熔融金属以制备棒状铸造材料；将铸造材料冷轧成轧制板材；冷叠轧轧制板材以制备片材料，其中堆叠轧制板材的多个复制品；和热处理片材料。
[0018]在铸造步骤中，熔融金属可还包含0.12wt％或更少的Mn和0.12wt％或更少的Cr中的一种或两种。
[0019]在冷叠轧步骤中，轧制板材在低于100℃的温度下轧制。
[0020]在冷叠轧步骤中，轧制板材在室温下轧制。
[0021]在冷叠轧步骤中，轧制板材被轧制至0.5mm或更小的厚度。
[0022]在热处理步骤中，片材料在350
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400℃下热处理30
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60分钟。
[0023]方法可还包括在铸造步骤和冷轧步骤之间挤压铸造材料以制备板状挤压材料的步骤，其中挤压材料在冷轧步骤中被冷轧以制备轧制板材。
附图说明
[0024]从以下结合附图的详细描述中，本公开的上述和其它方面、特征和优点将变得更加明显，其中：
[0025]图1示出根据制造步骤和热处理条件的织构状态的改变；
[0026]图2示出根据热处理条件的取向分布函数分析结果；
[0027]图3A为表1中比较例1的样本的电子显微镜图像；和
[0028]图3B为表1中实施例1的样本的电子显微镜图像。
具体实施方式
[0029]下面将参考附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。然而，本公开可以不同的形式实施，并且不应被解释为限于本文中阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式是为了使本公开彻底和完整，并且将本公开的范围完全传达给本领域技术人员。
[0030]根据本公开的用于燃料电池隔板的铝片材料用于形成应用于燃料电池堆的隔板，通过优化主要合金组分的含量和热条件，具有在其中形成的立方体织构和旋转立方体(R
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立方体)织构，从而表现出提高的屈服强度和伸长率。
[0031]详细地，铝片材料包含9
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10wt％的Mg以及余量的Al和不可避免的杂质。在一个实施方式中，铝片材料可还包含以下中的一种或两种：0.12wt％或更少的Mn；和0.12wt％或更少的Cr。
[0032]在本公开中，合金组分以及其量受到限制的原因如下。除非另有说明，否则当表示组分量的单位时，“％”是指“wt％”。
[0033]镁(Mg)：9
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10％
[0034]镁(Mg)为固溶体硬化元素，干扰位错并且降低堆叠层错能。因此，元素阻碍位错交
叉滑移并且提高加工硬化指数。结果，强度和伸长率两者都随着局部变形的减少而提高。镁(Mg)的含量太少，只能使强度和伸长率略有改进。因此，以9％或更高的量含有镁。
[0035]当以9％或更高的含量含有镁(Mg)时，出现Al3Mg2的析出相。通过控制此类析出相的产生，可保证强度和可成形性的改善。然而，镁(Mg)含量超过10％导致伸长率降低的问题。因此，镁(Mg)的含量被限制在9
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10％的范围内。
[0036]锰(Mn)：0.12％或更少
[0037]锰(Mn)为在高温下增强可加工性的元素，引起细小分散相的沉淀，并且抑制再结晶晶粒在均匀化时的生长，从而增强可加工性。然而，当锰(Mn)的含量超过0.12％时，析出相的分散性降低，并且在轧制时在拥挤的析出相周围产生微裂纹。因此，锰(Mn)的含量被限制在至多0.12％。
[0038]铬(Cr)：0.12％或更少
[0039]铬(Cr)增加强度和深冲，形成细小的金属间化合物，使晶粒变细。然而，铬(Cr)的含量超过0.12％随着屈服强度的增加而降低伸长率。因此，铬的含量被限制在至多0.12％。
[0040]除了前面提到的成分，其余由铝和不可避免的杂质构成。
[0041]下面，将描述用于制造具有用于燃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于燃料电池隔板的铝片材料，所述铝片材料包含：基于所述铝片材料的总wt％为9
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10wt％的镁Mg；和余量的铝Al和不可避免的杂质，其中所述铝片材料具有在其中形成的立方体织构和旋转立方体织构。2.根据权利要求1所述的铝片材料，其还包含基于所述铝片材料的总wt％为0.12wt％或更少的锰Mn和0.12wt％或更少的铬Cr中的至少一种。3.根据权利要求1所述的铝片材料，其中所述铝片材料的屈服强度为150MPa或更高。4.根据权利要求1所述的铝片材料，其中所述铝片材料的伸长率为28％或更高。5.根据权利要求1所述的铝片材料，其中所述铝片材料的厚度为0.5mm或更小。6.根据权利要求1所述的铝片材料，其中所述铝片材料在其中具有Al3Mg2的析出相。7.一种用于制造用于燃料电池隔板的铝片材料的方法，所述方法包括以下步骤：铸造含有基于熔融材料的总wt％为9
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10wt％的镁Mg、余量的铝Al和不可避免的杂质的熔融金属以制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：李太揆，洪雄杓，
申请(专利权)人：起亚株式会社，
类型：发明
国别省市：