一种双极板涂层制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种双极板涂层制备工艺，属于燃料电池技术领域。本发明专利技术的双极板涂层制备工艺，包括如下步骤：在第一表面和/或第二表面制备疏水涂层；将改性工装与双极板装配，利用改性工装遮挡第一气体流道和/或第二气体流道的底壁及部分侧壁；利用等离子体对第一表面和/或第二表面除改性工装遮挡表面以外的表面进行轰击，以增强第一表面和/或第二表面除改性工装遮挡表面以外的表面的亲水性。利用改性工装遮挡第一气体流道和/或第二气体流道的底壁及部分侧壁，通过等离子体轰击增强疏水涂层亲水性，无需改变原涂层制备工艺，并能使第一表面和/或第二表面不同区域具有不同的亲水性和疏水性，改善了电堆水管理状态，且工艺简单。且工艺简单。且工艺简单。

【技术实现步骤摘要】
一种双极板涂层制备工艺


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，尤其涉及一种双极板涂层制备工艺。

技术介绍

[0002]电池电堆是燃料电池的核心部件，其主要由双极板、膜电极组件、汇流板等组成。双极板的功能是提供气体路径，防止燃料电池中氢气与氧气串通，并在串联的阴阳两极之间建立电流通路。在保持机械强度和阻气作用的前提下，双极板厚度应尽可能地薄，以减少对电流和热的传导阻力。
[0003]目前，常见的双极板主要有石墨双极板、金属双极板以及复合双极板。其中，金属双极板易加工，可批量制造，成本低，厚度薄，电池的体积比功率与比能量高。但是金属双极板的耐腐蚀性比较差，容易析出铁等金属离子，进而导致膜电极失效。因此，金属双极板需要进行涂层制备来保证双极板的完整性和耐腐蚀性。
[0004]在电堆的实际运行中，需要考虑到电堆内部的水热运行的实际情况。如果电堆里的水较多，难以排出，会影响气体分配的均一性，导致膜电极局部欠气，产生异常高电位，对催化剂和涂层都照成不可逆的影响。
[0005]水热管理需要从极板设计、膜电极组件、涂层等诸多方面进行考虑。其中，极板的涂层水接触角越小，则亲水性越强，而膜电极组件的疏水性更强，涂层更容易把膜电极组件里面的水吸附出来，降低膜电极的水淹概率。但是对于极板的流道里的水而言，更容易排出才会减少出现堵水和腐蚀的情况。
[0006]然而，现有技术中，为了满足上述要求，通常采用在极板的流道槽内设置疏水涂层，并在脊的顶面设置亲水涂层的方式，以使极板不同区域具有不同的亲水性或疏水性，这种方式工艺复杂，效率低下，不能满足生产要求。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种双极板涂层制备工艺，能有效改善电堆水管理状态，且工艺简单，可操作性强。
[0008]为实现上述目的，提供以下技术方案：
[0009]一种双极板涂层制备工艺，双极板包括沿第一方向相对的第一表面和第二表面，所述第一表面设有多个第一脊，任意相邻两个所述第一脊之间形成一个第一气体流道，所述第二表面设有多个第二脊，任意相邻两个所述第二脊之间形成一个第二气体流道，包括如下步骤：
[0010]在所述第一表面和/或所述第二表面制备疏水涂层；
[0011]将改性工装与所述双极板装配，利用所述改性工装遮挡所述第一气体流道和/或所述第二气体流道的底壁及部分侧壁；
[0012]利用等离子体对所述第一表面和/或所述第二表面除所述改性工装遮挡表面以外的表面进行轰击，以增强所述第一表面和/或所述第二表面除所述改性工装遮挡表面以外
的表面的亲水性。
[0013]作为双极板涂层制备工艺的可选方案，在所述利用等离子体对所述第一表面和/或所述第二表面除所述改性工装遮挡表面以外的表面进行轰击之中，包括如下步骤：
[0014]将所述双极板及与其装配的所述改性工装放入反应腔；
[0015]对所述反应腔进行抽真空；
[0016]向所述反应腔内通入工作气体；
[0017]调整射频及其功率，利用等离气体对所述第一表面和/或所述第二表面除所述改性工装遮挡表面以外的表面进行轰击。
[0018]作为双极板涂层制备工艺的可选方案，在所述利用等离子体对所述第一表面和/或所述第二表面除所述改性工装遮挡表面以外的表面进行轰击之中，还包括如下步骤：
[0019]旋转所述双极板及与其装配的所述改性工装。
[0020]作为双极板涂层制备工艺的可选方案，在所述利用等离气体对所述第一表面和/或所述第二表面除所述改性工装遮挡表面以外的表面进行轰击之中，还包括如下步骤：
[0021]控制所述反应腔的温度维持在预设温度。
[0022]作为双极板涂层制备工艺的可选方案，在所述向所述反应腔内通入工作气体中，所述工作气体为氮气或氩气；
[0023]在所述向所述反应腔内通入工作气体中，通入所述工作气体的流量为1sccm
‑
100sccm；
[0024]在所述调整射频及其功率中，所述射频的功率为10W
‑
1000W；
[0025]在所述利用等离气体对所述第一表面和/或所述第二表面除所述改性工装遮挡表面以外的表面进行轰击中，轰击时长为1min
‑
120min；
[0026]在所述控制所述反应腔的温度维持在预设温度中，所述预设温度为50℃
‑
200℃。
[0027]作为双极板涂层制备工艺的可选方案，在所述利用等离子体对所述第一表面和/或所述第二表面除所述改性工装遮挡表面以外的表面进行轰击，以增强所述第一表面和/或所述第二表面除所述改性工装遮挡表面以外的表面的亲水性之后，
[0028]所述第一表面和/或所述第二表面除所述改性工装遮挡表面以外的表面的水接触角为30
°‑
60
°
。
[0029]作为双极板涂层制备工艺的可选方案，在所述利用等离子体对所述第一表面和/或所述第二表面除所述改性工装遮挡表面以外的表面进行轰击，以增强所述第一表面和/或所述第二表面除所述改性工装遮挡表面以外的表面的亲水性中，
[0030]所述第一表面除所述改性工装遮挡表面以外的表面为所述第一表面与对应的膜电极组件接触的表面；
[0031]所述第二表面除所述改性工装遮挡表面以外的表面为所述第二表面与对应的膜电极组件接触的表面。
[0032]作为双极板涂层制备工艺的可选方案，在所述将改性工装与所述双极板装配中，所述改性工装的所有表面均设有防腐涂层。
[0033]作为双极板涂层制备工艺的可选方案，在所述将改性工装与所述双极板装配，利用所述改性工装遮挡所述第一气体流道和/或所述第二气体流道的底壁及部分侧壁中，
[0034]所述改性工装包括与多个所述第一气体流道及多个所述第二气体流道一一对应
设置的遮挡件，所述遮挡件放置于对应的所述第一气体流道或所述第二气体流道内，所述遮挡件的两侧分别与对应的所述第一气体流道或所述第二气体流道的两侧壁抵接，以将对应的所述第一气体流道或所述第二气体流道的底壁及部分侧壁遮挡。
[0035]作为双极板涂层制备工艺的可选方案，在所述将改性工装与所述双极板装配，利用所述改性工装遮挡所述第一气体流道和/或所述第二气体流道的底壁及部分侧壁中，
[0036]所述改性工装包括两个工装分体，两个所述工装分体分别装配于所述第一表面和所述第二表面，两个所述工装分体通过连接件固定连接。
[0037]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0038]本专利技术的双极板涂层制备工艺，先在双极板的第一表面和/或第二表面制备疏水涂层，再将改性工装与双极板装配，利用改性工装遮挡第一气体流道和/或第二气体流道的底壁及部分侧壁，以便利用等离子体对第一表面和/或第二表面除改性工装遮挡表面以外的表面进行轰击，以增强第一表面和/或第二表面除改性工装遮挡表面以外的表面的亲水性，通过等离子体轰击增强疏水涂层亲水性，无需改本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双极板涂层制备工艺，双极板(100)包括沿第一方向相对的第一表面(11)和第二表面(21)，所述第一表面(11)设有多个第一脊(111)，任意相邻两个所述第一脊(111)之间形成一个第一气体流道(112)，所述第二表面(21)设有多个第二脊(211)，任意相邻两个所述第二脊(211)之间形成一个第二气体流道(212)，其特征在于，包括如下步骤：在所述第一表面(11)和/或所述第二表面(21)制备疏水涂层；将改性工装(3)与所述双极板(100)装配，利用所述改性工装(3)遮挡所述第一气体流道(112)和/或所述第二气体流道(212)的底壁及部分侧壁；利用等离子体对所述第一表面(11)和/或所述第二表面(21)除所述改性工装(3)遮挡表面以外的表面进行轰击，以增强所述第一表面(11)和/或所述第二表面(21)除所述改性工装(3)遮挡表面以外的表面的亲水性。2.根据权利要求1所述的双极板涂层制备工艺，其特征在于，在所述利用等离子体对所述第一表面(11)和/或所述第二表面(21)除所述改性工装(3)遮挡表面以外的表面进行轰击之中，包括如下步骤：将所述双极板(100)及与其装配的所述改性工装(3)放入反应腔；对所述反应腔进行抽真空；向所述反应腔内通入工作气体；调整射频及其功率，利用等离气体对所述第一表面(11)和/或所述第二表面(21)除所述改性工装(3)遮挡表面以外的表面进行轰击。3.根据权利要求2所述的双极板涂层制备工艺，其特征在于，在所述利用等离子体对所述第一表面(11)和/或所述第二表面(21)除所述改性工装(3)遮挡表面以外的表面进行轰击之中，还包括如下步骤：旋转所述双极板(100)及与其装配的所述改性工装(3)。4.根据权利要求2所述的双极板涂层制备工艺，其特征在于，在所述利用等离气体对所述第一表面(11)和/或所述第二表面(21)除所述改性工装(3)遮挡表面以外的表面进行轰击之中，还包括如下步骤：控制所述反应腔的温度维持在预设温度。5.根据权利要求4所述的双极板涂层制备工艺，其特征在于，在所述向所述反应腔内通入工作气体中，所述工作气体为氮气或氩气；在所述向所述反应腔内通入工作气体中，通入所述工作气体的流量为1sccm
‑
100sccm；在所述调整射频及其功率中，所述射频的功率为10W
‑
1000W；在所述利用等离气体对所述第一表面(11)和/或所述第二表面(21)除所述改性工装(3)遮挡表面以外的表面进行轰击中，轰击时长为1min
‑
120min；在所述控制所述反应腔的温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：王英，刘冬安，丁加乐，关春红，任致行，
申请(专利权)人：中汽创智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：