A solid polymer electrolyte membrane fuel cell metal bipolar plate, the surface modification layer includes surface modification layer and subsurface alloy diffusion layer, surface modification layer of Mo nitride with high conductivity and corrosion resistance, surface alloying of diffusion layer is Mo, N solid solution. The beneficial effect of the invention is: with low cost, high conductivity and corrosion resistance of diffusion Mo nitride modified layer can greatly reduce the cost; combined with the metallurgical bonding between the modified layer and the substrate, will not cause corrosion spalling; the manufacturing process is simple, can be mass production, so as to improve the quality of the battery than the volume ratio of power and power. The low cost solid polymer electrolyte membrane fuel cell produced by the metal bipolar plate processed by the technique can be applied to large-scale fuel cell production.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于燃料电池
特别涉及固体聚合物电解质膜燃料电池的不锈钢双极板。
技术介绍
固体聚合物电解质膜燃料电池(包括质子交换膜燃料电池和直接醇燃料电池)具 有室温快速启动、高效率、无电解液流失、零污染、易排水和寿命长等突出特点。不仅可以用 于建设分散电站,也是一种军民通用的可移动电源。 现有技术中燃料电池双极板有石墨双极板和金属双极板,石墨双极板现在通常采 用柔性石墨制作。石墨双极板具有良好的导电性和耐蚀性,其不足是因其多孔性,使其气密 性不足,因脆性使其难以加工制作低重量、低体积的电池组。另外,石墨板的成本约占固体 聚合物电解质膜燃料电池堆成本的60%,体积能量密度和质量能量密度较低。金属双极板 通常采用的材料有铁基合金、铝及其铝合金、钛及其合金等。金属材料具有优良的强韧性、 导电性和气密性,是一种制备双极板的良好材料。采用金属材料制作固体聚合物电解质膜 燃料电池双极板可以提高电池组的质量比功率和体积比功率。其不足是固体聚合物电解 质膜燃料电池的工作环境中含有S042—、 S032—、 C032—、 HS04—和HS03—等离子。在如此苛刻的环 境中,金属双极板不可避免地要受到腐蚀。 一方面,腐蚀溶解的金属离子会毒化电极的电催 化剂和阻塞固体电解质膜的质子通道,降低催化剂活性和降低电解质膜的导电能力;另一 方面,在金属表面形成的钝化膜导致界面接触电阻增大,两方面均降低电池组的性能和功 率输出。为了解决上述问题,现有技术是通过表面改性技术来提高金属双极板表面导电性 和耐蚀性。现已公开的技术仅有关于在金属表面涂覆贵金属、氮化物和氧化物涂层的报道 ...
【技术保护点】
含Mo氮化物表面改性燃料电池不锈钢双极板,包括奥氏体不锈钢薄板制成的双极板及其表面改性层,其特征在于所述表面改性层包括表层改性层和次表层合金化扩散层,表层改性层为高导电性和耐蚀性的Mo氮化物,次表层合金化扩散层为Mo、N的扩散固溶体。
【技术特征摘要】
含Mo氮化物表面改性燃料电池不锈钢双极板,包括奥氏体不锈钢薄板制成的双极板及其表面改性层,其特征在于所述表面改性层包括表层改性层和次表层合金化扩散层,表层改性层为高导电性和耐蚀性的Mo氮化物,次表层合金化扩散层为Mo、N的扩散固溶体。2. 根据权利要求1所述的含Mo氮化物表面改性燃料电池不锈钢双极板,其特征在于, 所述Mo氮化物表层改性层为单相MoN、单相Mo2N和单相Mo3N2中的任意一种或上述相的混 合物;所述Mo、 N的扩散固溶体次表层为Mo的合金固溶体,Mo和N质量浓度从紧邻氮化物 表层处的高浓度逐渐降低过渡到基体的Mo、 N含量,所述Mo和N质量浓度在紧邻氮化物表 层处的高浓度Mo为10wt% 40wt%, N为0. 4wt% 2wt%。3. 根据权利要求2所述的含Mo氮化物表面改性燃料电池不锈钢双极板,其特征在 于,所述奥氏体不锈钢薄板的合金含量按重量百分比,Cr为15-25%, Ni为5-28%, Mo为 0-4%, Mn为0 15%, Ti为0 1 %, Cu为0 3%, Nb为0_2%,其余为Fe。4. 根据权利要求3所述的含Mo氮化物表面改性燃料电池不锈钢双极板,其特征在于, 所述铁基合金奥氏体不锈钢薄板的厚度为0. 1 3mm,Mo氮化物改性层厚度为1 40 y m, Mo、N扩散固溶体次表层的厚度为1-50 iim。5. 含Mo氮化物表面改性燃料电...
【专利技术属性】
技术研发人员:孙俊才,季世军,李嵩,文钟晟,
申请(专利权)人:大连海事大学,
类型:发明
国别省市:91[]
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