一种PEM电解池双极板用多层强耐蚀涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种PEM电解池双极板用多层强耐蚀涂层及其制备方法，属于涂层制备技术领域，通过直流反应磁控溅射技术在钛板基体表面交替沉积TaN层和Ta层，最外层覆盖PtTaN层，形成Ta/TaN/PtTaN多层涂层，其中的TaN层和Ta层，利用其界面打断柱状晶生长，制备出致密耐蚀的涂层，最外层包覆PtTaN涂层后表面致密光滑，因为少量贵金属Pt的加入，使得最外层的涂层具有良好的耐腐蚀性、导电性和疏水性，在PEM双极板涂层开发方面具有应用潜力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于涂层制备，具体涉及一种pem电解池双极板用多层强耐蚀涂层及其制备方法。

技术介绍

1、质子交换膜电解槽(pemwe)具有能量转换效率高和污染小等优势，双极板是pemwe的关键部件，占电堆成本的50％以上。裸露的金属双极板在pemwe高电位、强氧化、强腐蚀的工作条件下容易腐蚀，腐蚀溶解的金属离子会导致膜电极中毒，其表面氧化层的高icr值也会导致电解池大的功率损耗。因此，亟需开发高导电、强腐蚀的双极板表面涂层，在不损害导电性的条件下，减少阳极氧化和腐蚀，对双极板做好防护。贵金属涂层(如：au、ag、pt)具有优良的导电性和耐蚀性，但成本高昂、储量有限，不适合大规模工业应用。相比之下，过渡金属(ti、cr、zr、ni、mo、ta等ⅳ-ⅵb族元素)及其氮化物成本较低，且具有优异的导电性和耐腐蚀性。特别是，钽(ta)的表面容易生成极不透水的五氧化二钽(ta2o5)，使其化学惰性和耐腐蚀性可与贵金属相媲美；氮化钽(tan)作为一种难熔陶瓷，具有很高的化学稳定性和类似金属的导电性。通过磁控溅射等方法沉积单层ta或tan涂层对金属基板进行改性，其柱状晶结构往本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种PEM电解池双极板用多层强耐蚀涂层，其特征在于，包括从内到外依次设置在电解池双极板中金属基体表面的交替层、次外层和最外层；

2.根据权利要求1所述的一种PEM电解池双极板用多层强耐蚀涂层，其特征在于，所述涂层的厚度≤3μm。

3.一种PEM电解池双极板用多层强耐蚀涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种PEM电解池双极板用多层强耐蚀涂层的制备方法，其特征在于，步骤1前，对金属基体进行打磨、镜面抛光和超声清洗。

5.根据权利要求3所述的一种PEM电解池双极板用多层强耐蚀涂层的制备方法，其特征在于，步骤1...

【技术特征摘要】

1.一种pem电解池双极板用多层强耐蚀涂层，其特征在于，包括从内到外依次设置在电解池双极板中金属基体表面的交替层、次外层和最外层；

2.根据权利要求1所述的一种pem电解池双极板用多层强耐蚀涂层，其特征在于，所述涂层的厚度≤3μm。

3.一种pem电解池双极板用多层强耐蚀涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种pem电解池双极板用多层强耐蚀涂层的制备方法，其特征在于，步骤1前，对金属基体进行打磨、镜面抛光和超声清洗。

5.根据权利要求3所述的一种pem电解池双极板用多层强耐蚀涂层的制备方法，其特征在于，步骤1中，沉积ta层的工艺参数为：真空度为6.6×10-4pa，氩气流量为20sccm，工作气压为0.57～0.77pa，溅射功率为80～100w，溅射时间为15～45min，基底加热温度为150～350℃。

6.根据权利要求3所述的一种pem电解池双极板用多层强耐蚀涂层的制备方法，其特征在于，步骤1和步骤2中，沉积tan层的工艺参数为：真空度为6.6×10-4pa...

【专利技术属性】
技术研发人员：马飞，李永婧，包宏伟，畅庚榕，孟瑜，高建平，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：