镀层钢双极板制造技术

根据本发明专利技术的一个实施方案，一种电化学转换组件包含多个电化学转换电池和多个导电双极板。电化学转换电池被配置为与第一反应物供给和第二反应物供给相通。相邻的电化学转换电池由所述多个双极板的各板分开。双极板包含含有铁和铬的合金。双极板的各表面部分设有导电的耐腐蚀的与电化学转换电池部分接触的层。耐腐蚀导电层可以包括主要以sp2杂化碳-碳键为特征的石墨层、钼掺杂氧化铟层、导电的Cr+N层、或者导电的MoSi2层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电化学转换电池，一般被称为燃料电池，由处理第一反应物和第二反应物而产生电能，比如通过氧化和还原氢和氧。作为说明并且无限制地，通常的电池包含位于一对气体扩散介质层和催化剂层之间的高分子膜(比如质子交换膜)。阴极板和阳极板位于与气体扩散介质层相邻的最外侧。所有这些部件共同构成电池单元。
技术介绍
对于有用的应用，单个电池单元提供的电压通常太小。因此，通常以一种“堆叠”方式连续排列和连接多个电池，以增加电化学转换组件或者燃料电池的电输出。在这种排列中，两个相邻的电池单元可以共用一个共同的极板，这个极板作为其串联的两个相邻的电池单元的阳极和阴极。这种板一般被称为双极板，这种双极板通常包括其中所限定的流场， 以提高反应物和冷却剂向相关电池的传送。用于燃料电池的双极板通常需要电化学稳定、导电和便宜。金属双极板是有利的， 因为金属双极板可以做得很薄(例如< 0. 25mm)，而且可以通过便宜的金属成型技术，例如模冲法，来形成最后的形状。但是，金属极板容易受到腐蚀。在燃料电池堆中的活性的腐蚀过程可以增加双极板的薄膜电阻和接触电阻，减少堆的功率密度。已经考虑用不锈钢质来制备双极板，主要由于其固有的耐腐蚀性和相对低廉的材料成本。因此，本专利技术人已经认识到需要提供改进的方案来使不锈钢能够用于制备双极板。
技术实现思路
本专利技术提供改进的方案来使不锈钢用于制备双极板。本专利技术提供了一种电化学转换组件，其包括多个电化学转换电池和多个导电双极板。电化学转换电池被配置为与第一反应物供给和第二反应物供给相通。相邻的电化学转换电池由所述多个双极板的各板分开。双极板包含含有铁和铬的合金。双极板的各表面部分设有导电的耐腐蚀的与电化学转换电池部分接触的层。耐腐蚀导电层可以包括主要以SP2杂化碳-碳键为特征的石墨层、 钼掺杂氧化铟层、导电的Cr+N层、或者导电的MoSi2层。因此，本专利技术的一个目的是提供用于电化学转换组件中的改进的双极板。本专利技术其它的目的将根据包含在这里的专利技术的描述表现出来。具体地说，本专利技术涉及以下方面1. 一种含有电化学转换组件的装置，所述电化学转换组件包含多个电化学转换电池和多个导电双极板，其中所述电化学转换电池被配置为与第一反应物供给和第二反应物供给相通； 所述电化学转换电池中相邻的电池由所述多个双极板的各板分开；所述双极板包含含有铁和铬的合金；所述双极板各表面部分包括导电的钼掺杂氧化铟层；并且所述双极板的各掺杂氧化铟层与所述电化学转换电池部分相接触。2.第1项所述的装置，其中所述氧化铟层被少于大约^t.%的钼掺杂。3.第1项所述的装置，其中所述氧化铟层被大约2wt.%的钼掺杂。4.第1项所述的装置，其中所述掺杂氧化铟层被限定在选择的双极板的相对面上，以便与被所述选择的双极板分开的一对电化学转换电池中的一个相接触。5.第1项所述的装置，其中所述掺杂氧化铟层，其特征在于在至少大约 IOOpsi (690kPa)压力下界面接触电阻小于大约15mQ-cm2。6.第1项所述的装置，其中所述掺杂氧化铟层的各层限定大约1.0 μ m和大约3. 0 μ m 之间的厚度。7.第1项所述的装置，其中所述掺杂氧化铟层的各层限定所述双极板各板的厚度的大约0. 2%和大约2. 5%之间。8.第1项所述的装置，其中所述掺杂氧化铟层包括通过溅射沉积、热反应蒸发、脉冲激光沉积和其组合沉积在所述双极板上的材料。9.一种含有电化学转换组件的装置，所述电化学转换组件含有多个电化学转换电池和多个导电双极板，其中所述电化学转换电池被配置成与第一反应物供给和第二反应物供给相通；所述电化学转换电池中相邻的电池由所述多个双极板的各板分开；所述双极板包含含有铁和铬的合金；所述双极板各表面部分包括导电的Cr+N层；并且所述双极板的各掺杂氧化铟层与所述电化学转换电池部分相接触。10.第9项所述的装置，其中所述Cr+N层包括CrN层。11.第9项所述的装置，其中所述Cr+N层包括Cr2N层。12.第9项所述的装置，其中所述Cr+N层包括固溶体中的Cr和N的层。13.第9项所述的装置，其中所述Cr+N层被限定在选择的双极板的相对面上，以便与被所述选择的双极板分开的一对电化学转换电池中的一个相接触。14.第9项所述的装置，其中所述的Cr+N层，其特征在于在至少大约IOOpsi(690kPa) 压力下界面接触电阻小于大约4&iiQ-cm2。15.第9项所述的装置，其中所述Cr+N层的各层限定大约1.0 μ m和大约2. 5 μ m之间的厚度。16.第9项所述的装置，其中所述掺杂氧化铟层的各层限定所述双极板各板的厚度的大约0. 2%和大约2. 5%之间。17.第9项所述的装置，其中所述Cr+N层包括通过磁控管溅射沉积在所述双极板上的材料。18.一种含有电化学转换组件的装置，所述电化学转换组件含有多个电化学转换电池和多个导电双极板，其中所述电化学转换电池被配置成与第一反应物供给和第二反应物供给相通； 所述电化学转换电池中相邻的电池由所述多个双极板的各板分开；所述双极板包含含有铁和铬的合金；所述双极板各表面部分包括导电的MoSi2层；并且所述双极板的各MoSi2层与所述电化学转换电池部分相接触。19.第18项所述的装置，其中所述MoSi2层被限定在选择的双极板的相对面上，以便与被所述选择的双极板分开的一对电化学转换电池中的一个相接触。20.第18项所述的装置，其中所述MoSi2层，其特征在于在至少大约IOOpsi(690kPa) 压力下界面接触电阻小于大约40m Ω-cm2。21.第18项所述的装置，其中所述MoSi2层的各层限定大约1μ m和大约2 μ m之间的厚度。22.第18项所述的装置，其中所述的双极板的各板，其特征在于厚度小于大约500 μ m ；和所述的MoSi2层的各层限定约1 μ m和约2 μ m之间的厚度。23.第18项所述的装置，其中所述MoSi2层的各层限定所述双极板各板的厚度的大约 0. 2%和大约2. 0%之间。24.第18项所述的装置，其中所述MoSi2层包括通过溅射沉积沉积在所述双极板上的材料。25.第18项所述的装置，其中所述的MoSi2层包括通过偏压基底溅射沉积沉积在所述双极板上的材料。附图说明当和下列图相结合阅读时，本专利技术的具体实施方式的下列详细的描述可以最好地理解。图中同样的结构用同样的参考数字标注，图中的不同部件不一定是按规定比例图解， 其中图1是本专利技术的一个实施方案的双极板的图；图2是本专利技术的一个实施方案的双极板的镀层部分的横截面的图；图3是本专利技术的一个实施方案的电化学转换组件的示意图；图4是带有燃料加工系统和本专利技术的一个实施方案的电化学转换组件的车辆的示意图。具体实施例方式图1-3阐明了本专利技术的一种电化学转换组件10。通常，电化学转换组件10包括多个电化学转换电池20和多个导电双极板30。本专利技术涵盖了多种转换组件结构，只要该组件在一些或所有的各个电化学转换电池20之间利用了一个或多个双极板30。事实上，转换组件10和单独的转换电池20的具体的结构超越了本专利技术的范围，并且可以从涉及到能够从与电化学转换电池20相通的第一化学反应物供给和第二化学反应物供给I^j2产生电流的组件设计的任何已存在的和待发展的教导中收集。通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·K·布丁斯基，G·维亚斯，A·O·孔拉思，J·J·穆尔，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作公司，
类型：发明
国别省市：