双极板及其制备方法和燃料电池技术

本申请涉及一种双极板及其制备方法和燃料电池。双极板中，以层叠设置的氢气流路金属板、冷却流路金属板以及空气流路金属板作为主体，可以使双极板具有良好的导电性能。同时，在氢气流道的表面以及空气流道的表面分别设置第一碳层和第二碳层，可以使以金属为主体的双极板获得良好的耐腐蚀性能，进而使双极板兼顾良好的导电性和良好的耐腐蚀性。良好的导电性和良好的耐腐蚀性。良好的导电性和良好的耐腐蚀性。

【技术实现步骤摘要】
双极板及其制备方法和燃料电池


[0001]本申请涉及燃料电池
，尤其是涉及一种双极板及其制备方法和燃料电池。

技术介绍

[0002]在燃料电池中，通常以氢气作为还原剂，以空气或氧气作为氧化剂，并通过氧化还原反应将化学能转变为电能。燃料电池具有诸如能量转化率高、清洁环保、噪音低等优点，目前已经得到了较为广泛的应用。
[0003]在燃料电池的结构中，双极板是一种重要的组成部件。双极板的结构对燃料电池的性能具有较大的影响。因此，对双极板结构进行改进，可以有效改善燃料电池的性能。在双极板中，导电性和耐腐蚀性是两项重要的性能表现，而传统的双极板难以有效兼顾良好的导电性和良好的耐腐蚀性，进而制约了燃料电池性能的进一步提高。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要提供一种兼顾良好的导电性和良好的耐腐蚀性的双极板及其制备方法，以及包括所述双极板的燃料电池。
[0005]为了解决以上技术问题，本申请的技术方案为：
[0006]一种双极板，包括层叠设置的氢气流路金属板、冷却流路金属板以及空气流路金属板，所述冷却流路金属板位于所述氢气流路金属板和所述空气流路金属板之间；所述氢气流路金属板上设有氢气流道，所述冷却流路金属板上设有冷却介质流道，所述空气流路金属板上设有空气流道；所述氢气流道的表面设有第一碳层，所述空气流道的表面设有第二碳层。
[0007]在其中一些实施例中，所述第一碳层的厚度为5μm～10μm。
[0008]在其中一些实施例中，所述第二碳层的厚度为5μm～10μm。
[0009]在其中一些实施例中，所述氢气流路金属板的制备材料包括不锈钢、钛以及钛合金中的至少一种。
[0010]在其中一些实施例中，所述氢气流路金属板的厚度为0.2mm～1mm。
[0011]在其中一些实施例中，所述氢气流道为平直流道和/或弯曲流道。
[0012]在其中一些实施例中，所述冷却流路金属板的制备材料包括不锈钢、钛以及钛合金中的至少一种。
[0013]在其中一些实施例中，所述冷却流路金属板的厚度为0.2mm～1mm。
[0014]在其中一些实施例中，所述冷却介质流道为平直流道和/或弯曲流道。
[0015]在其中一些实施例中，所述空气流路金属板的制备材料包括不锈钢、钛以及钛合金中的至少一种。
[0016]在其中一些实施例中，所述空气流路金属板的厚度为0.2mm～1mm。
[0017]在其中一些实施例中，所述空气流道为平直流道和/或弯曲流道。
[0018]一种上述任一实施例中所述的双极板的制备方法，包括如下步骤：
[0019]在所述氢气流路金属板的氢气流道的表面设置第一碳材料，在所述空气流路金属板的空气流道的表面设置第二碳材料；
[0020]将所述氢气流路金属板、所述冷却流路金属板以及所述空气流路金属板层叠放置，使所述冷却流路金属板位于所述氢气流路金属板和所述空气流路金属板之间，得到预成品；
[0021]将所述预成品进行放电等离子烧结。
[0022]在其中一些实施例中，所述放电等离子烧结的温度为730℃～850℃。
[0023]在其中一些实施例中，所述放电等离子烧结的压力为0.5kg/cm2～5kg/cm2。
[0024]在其中一些实施例中，所述放电等离子烧结的时间为5min～25min。
[0025]一种燃料电池，包括上述任一实施例中所述的双极板或者上述任一制备方法得到的双极板。
[0026]上述双极板中，以层叠设置的氢气流路金属板、冷却流路金属板以及空气流路金属板作为主体，可以使双极板具有良好的导电性能。同时，在氢气流道的表面以及空气流道的表面分别设置第一碳层和第二碳层，可以使以金属为主体的双极板获得良好的耐腐蚀性能，进而使双极板兼顾良好的导电性和良好的耐腐蚀性。
[0027]进一步地，上述双极板中，氢气流路金属板、冷却流路金属板以及空气流路金属板都是金属材质，具有良好的机械强度，可以使双极板保持稳定的结构和性能。
[0028]上述双极板的制备方法中，通过放电等离子烧结(SPS)，可以使碳材料在对应的流道的表面形成对应的碳层，并且使氢气流路金属板、冷却流路金属板以及空气流路金属板很好地结合，形成稳定的双极板。另外，在放电等离子烧结时，氢气流路金属板、冷却流路金属板以及空气流路金属板之间可以通过表面原子扩散融合为一体，可以实现良好的结合效果，不需要额外使用密封胶等密封材料来实现氢气流路金属板、冷却流路金属板以及空气流路金属板之间的密封。
附图说明
[0029]图1为本申请一实施例中双极板的结构示意图。
[0030]图2为图1对应的双极板的爆炸图。
[0031]图3为本申请一实施例中放电等离子烧结的示意图。
[0032]图中标记说明：
[0033]10、双极板；101、氢气流路金属板；1011、氢气流道；102、冷却流路金属板；1021、冷却介质流道；103、空气流路金属板；1031、空气流道；20、安装孔。
具体实施方式
[0034]为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
[0035]在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、
“
厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
[0036]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0037]在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0038]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双极板，其特征在于，包括层叠设置的氢气流路金属板、冷却流路金属板以及空气流路金属板，所述冷却流路金属板位于所述氢气流路金属板和所述空气流路金属板之间；所述氢气流路金属板上设有氢气流道，所述冷却流路金属板上设有冷却介质流道，所述空气流路金属板上设有空气流道；所述氢气流道的表面设有第一碳层，所述空气流道的表面设有第二碳层。2.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述第一碳层的厚度为5μm～10μm；和/或，所述第二碳层的厚度为5μm～10μm。3.根据权利要求1～2中任一项所述的双极板，其特征在于，所述氢气流路金属板满足以下特征中的至少一个：(1)所述氢气流路金属板的制备材料包括不锈钢、钛以及钛合金中的至少一种；(2)所述氢气流路金属板的厚度为0.2mm～1mm；(3)所述氢气流道为平直流道和/或弯曲流道。4.根据权利要求1～2中任一项所述的双极板，其特征在于，所述冷却流路金属板满足以下特征中的至少一个：(1)所述冷却流路金属板的制备材料包括不锈钢、钛以及钛合金中的至少一种；(2)所述冷却流路金属板的厚度为0.2mm～1mm；(3)所述冷却介质流道为平直流道和/或弯曲流道。5.根据权利要求1～2中任一项所述的双极板，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：江川益博，
申请(专利权)人：广州合之源氢能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：