一种适用于电解水制氢的金属部件及制备方法技术

一种适用于电解水制氢的金属部件及制备方法，属于金属材料结合技术领域。包括以下步骤：通过调节酸洗过程的条件参数来初步控制后续沉积过程中贵金属颗粒的尺寸大小和在样品表面的分布情况；条件参数包括酸洗温度范围为25～90℃，酸洗时间为5min～2h；采用电沉积或物理气相沉积的方式最终控制贵金属颗粒的尺寸大小和在样品表面的分布情况，以使贵金属颗粒在样品表面呈均匀分布且所述贵金属颗粒粒径的大小在10nm～180nm之间。本申请的制备方法，能够实现沉积较低的贵金属载量，能够控制贵金属颗粒粒径的大小在10nm～180nm之间，制备得到的金属部件样品的贵金属载量在双面0.3mg/cm<supgt;2</supgt;以下，平均单面涂层厚度在70nm以下，有效降低了加工成本。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及金属材料结合，具体为一种适用于电解水制氢的金属部件及制备方法。

技术介绍

1、工业纯钛ta1作为pem(质子交换膜)电解水制氢技术中双极板与多孔传输层的核心材料，以其良好的导热导电性能、卓越的耐久性和化学稳定性而备受青睐。然而，在实际pem电解水制氢的运行环境中，钛材料构成的部件需面对高电位、富氧、高温及酸性介质等严酷腐蚀挑战，这些条件极易诱发氧化反应，不仅增加接触电阻，还极大影响双极板的耐久性并降低了制氢效率。因此，迫切需要在钛基双极板及多孔传输层表面构建一层高导电性、强耐腐、长耐久性的涂层体系。

2、当前，针对此需求已发展出多种涂层体系，主要包括：

3、贵金属涂层：如铂、铱、金等，虽性能优异但较高的贵金属含量推高成本，严重制约了电解水技术的商业化进程。

4、金属非金属掺杂涂层：通过引入n、c、o等一种或多种元素对金属(如tin、zrc、ticn、tino)进行改性，但长期使用中，氧原子易渗透涂层内部，加剧氧化，导致接触电阻增大，耐久性无法保证。

5、非贵金属掺杂涂层：直接在基材上构建复合金属涂层本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种适用于电解水制氢的金属部件，其特征在于，所述金属部件上有一贵金属涂层，所述贵金属涂层的贵金属载量在双面0.3mg/cm2以下，平均单面涂层厚度在70nm以下；所述贵金属涂层上的贵金属颗粒呈均匀分布且所述贵金属颗粒粒径的大小在10nm～180nm之间，其中，贵金属颗粒最大粒径和最小粒径的差值小于130nm，所述贵金属颗粒的平均间距为38～227nm，所述平均间距定义为与所有贵金属颗粒与其距离最近的N个贵金属颗粒的距离的平均值，10≥N≥2。

2.根据权利要求1所述的金属部件，其特征在于，所述金属部件为钛双极板或多孔传输层。

3.一种适用于电解水制氢的金属部件...

【技术特征摘要】

1.一种适用于电解水制氢的金属部件，其特征在于，所述金属部件上有一贵金属涂层，所述贵金属涂层的贵金属载量在双面0.3mg/cm2以下，平均单面涂层厚度在70nm以下；所述贵金属涂层上的贵金属颗粒呈均匀分布且所述贵金属颗粒粒径的大小在10nm～180nm之间，其中，贵金属颗粒最大粒径和最小粒径的差值小于130nm，所述贵金属颗粒的平均间距为38～227nm，所述平均间距定义为与所有贵金属颗粒与其距离最近的n个贵金属颗粒的距离的平均值，10≥n≥2。

2.根据权利要求1所述的金属部件，其特征在于，所述金属部件为钛双极板或多孔传输层。

3.一种适用于电解水制氢的金属部件的制备方法，用于制备如权利要求1或2所述的金属部件上的贵金属涂层，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，通过调节酸洗过程的条件参数来初步控制后续沉积过程中贵金属颗粒的尺寸大小和在样品表面的分布情况的步骤包括：通过电化学酸洗的方式对样品施加负电位使其表面析氢渗氢，表面析氢能使样品暴露处的表面能趋于一致，沉积贵金属颗粒的概率趋于一致；表面渗氢能使样品在沉积过程中，由于样品中氢的释放将贵金属离子还原在其表面，从而实现小粒径的贵金属颗粒的沉积。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述条件参数还包括酸洗溶液选择草酸、盐酸、硫酸、硝酸、氢氟酸中的一种或几种复合使用。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在通过调节酸洗过程的条件参数来初步控制后续沉积过程中贵金属颗粒的尺寸大小和在样品表面的分布情况的步骤之前包括：通过物理方式在样品表面预先设定贵金属颗粒的预沉积位置。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓占锋，黄尧，姚纪政，李霖，张高群，
申请(专利权)人：北京怀柔实验室，
类型：发明
国别省市：