一种燃料电池金属双极板防护涂层及其制备方法和应用技术

技术编号：44003368 阅读：15 留言：0更新日期：2025-01-10 20:20

本发明专利技术属于燃料电池技术领域，具体涉及一种金属双极板防护涂层及其制备方法和应用。本发明专利技术提供的锆或锆合金结合层与金属双极板能形成强结合界面，界面在燃料电池工作环境中发生化学反应，形成锆的氧化物，提高了涂层的自腐蚀电位，赋予涂层优异的耐腐蚀性能。另外，以锆或锆合金作为结合层，能降低防护涂层表面粗糙度，使其具有更大的实际接触面积，从而具备更好的电接触性能。本发明专利技术提供的金属双极板防护涂层界面具有高结合力和优异的化学惰性，涂层中包含CrN和Cr<subgt;2</subgt;N两相结构，在发挥CrN耐蚀性的同时，通过Cr<subgt;2</subgt;N相增强导电性能，为燃料电池金属金属双极板提供高可靠和长寿命防护。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于燃料电池，具体涉及一种金属双极板防护涂层及其制备方法和应用。

技术介绍

1、双极板作为电池中的关键部件，主要起着分隔反应物质、收集电流、承担散热和排水、支撑电极以及串联电池单体等作用，在整个电池体积、重量和成本中均占有较大比重。其中，金属双极板具有导电率高、导热性好、阻隔性优、成型性好以及易加工制造等优势，被认为是未来技术的主要发展方向。然而，金属双极板在酸性工作环境中表面容易被氧化和腐蚀，增大金属双极板与气体扩散层的界面接触电阻，同时腐蚀析出的金属阳离子会降低催化剂的活性，严重影响电池的性能和寿命。

2、通过物理或化学气相沉积技术，在金属双极板的表面沉积兼具导电和耐腐蚀功能的涂层，比如非晶碳、氮化物、碳化物、贵金属及其复合涂层，被认为是解决上述问题的重要途径之一。但是，物理气相沉积制备的涂层存在微裂纹和孔洞等缺陷，腐蚀介质会穿过这些缺陷，在涂层与金属双极板界面形成严重破坏，由于涂层与金属双极板的界面结合力低，在电池频繁启停和高负载工况下，当腐蚀电位超过其点蚀电位，会加速底层元素流失，造成防护涂层剥落失效。p>

3、中国专本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种金属双极板防护涂层的结合层，其特征在于，所述结合层为锆和锆合金中的一种；

2.一种金属双极板防护涂层，其特征在于，包括结合层和所述结合层之上的防护层；

3.根据权利要求2所述的金属双极板防护涂层，其特征在于，所述结合层的厚度为30～300nm；

4.权利要求2～3任一项所述金属双极板防护涂层的制备方法，其特征在于，所述结合层和防护层的制备方法为物理气相沉积。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述物理气相沉积包括多弧离子镀、高功率脉冲磁控溅射、直流磁控溅射、中频磁控溅射和射频磁控溅射中的一种。