本發明涉及一種氫燃料電池金屬極板鍍層及其制備方法和應用，屬于電池。

背景技術：

1、氫燃料電池是一種將氫氣和氧氣通過化學反應直接轉換為電能的裝置，當前有石墨板氫燃料電池和金屬板氫燃料電池，金屬板氫燃料電池其核心組件之一就是金屬雙極板。金屬雙極板在燃料電池中扮演著至關重要的角色，包括支撐膜電極結構、分隔氫氣和氧氣、收集電子、傳導熱量、提供氣體通道、排出反應生成的水以及承受組裝預緊力等。

2、金屬雙極板需要具備良好的導電性、耐腐蝕性、高機械強度和輕質量等特點。在制造過程中，金屬雙極板面臨的主要挑戰為強耐腐蝕性和高生產效率。金屬雙極板的材料主要包括不銹鋼、鋁和鈦合金，其中不銹鋼因其良好的導電性和加工性能而被廣泛使用。在生產流程方面，金屬雙極板的制造工藝包括帶材選擇、成型和分割、涂層處理等步驟。

3、金屬雙極板涂層耐腐蝕性是研究的重點。金屬雙極板的鍍層主要研究包括導電聚合物復合材料、貴金屬表面修飾材料、氮摻雜或碳基合金材料等。

4、金屬雙極板的腐蝕主要來源于應力腐蝕以及化學腐蝕與電化學腐蝕，需要鍍層來改善基材的性能。當前主要工藝為pvd(物理氣相沉積)，由打底層和外側導電耐腐蝕層組成，打底層為金屬氮化物涂層：如tin、crn、nbn等。金屬碳化物涂層：例如tic；導電耐腐蝕層主要為非晶碳涂層，既有碳膜鍍層，也有少量的貴金屬涂層如au、pt等涂層，其可以有效減少涂層的缺陷，提高極板的耐腐蝕性能。

5、當前pvd涂層由于濺射溫度低，基本在100-400℃之間，濺射時間短，膜層在0.05-1微米之間相對較薄，存在致密性差，抗腐蝕性不佳的問題。

技術實現思路

1、有鑒于此，本發明提供一種氫燃料電池金屬極板鍍層及其制備方法和應用，所要解決的技術問題是通過烘烤過程中的高溫可以使膜層中的分子或原子重新排列，增加膜層的致密度，進而阻止氫燃料電池弱酸性液體及氟離子通過膜層到達金屬基材表面致使基材腐蝕。

2、本發明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。本發明提出的一種氫燃料電池金屬極板鍍層的制備方法，包括以下步驟：

3、將氫燃料電池金屬雙極板室溫取出后，進行烘烤，之后停止加熱自然降溫至室溫。

4、本發明的目的及解決技術問題還可以采用以下技術措施進一步實現。

5、優選地，前述的氫燃料電池金屬極板鍍層的制備方法，其中所述烘烤時氫燃料電池金屬雙極板的板與板不接觸，二者的間距為1-5cm。

6、優選地，前述的氫燃料電池金屬極板鍍層的制備方法，其中所述烘烤的條件如下：1-3h升溫至150-250℃，烘烤時間為10小時以上。

7、本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施來實現。本發明提出的一種氫燃料電池金屬極板鍍層，所述氫燃料電池金屬極板鍍層包括兩個金屬極板基材，兩個所述金屬極板基材上設置有依次連接的pvd打底層及導電抗腐蝕層。

8、本發明的目的及解決技術問題還可以采用以下技術措施進一步實現。

9、優選地，前述的氫燃料電池金屬極板鍍層，其中所述pvd打底層由多數個緊密排列的打底層膜層原子構成；所述導電抗腐蝕層由多數個緊密排列的抗腐蝕層膜層原子構成。

10、優選地，前述的氫燃料電池金屬極板鍍層，其中所述pvd打底層為ti層、tin層、cr層或tic層，其厚度為0.09-0.11μm。

11、優選地，前述的氫燃料電池金屬極板鍍層，其中所述導電抗腐蝕層為碳層或au層，其厚度為57-63nm。

12、優選地，前述的氫燃料電池金屬極板鍍層，其中所述氫燃料電池金屬雙極板鍍層通過上述的方法制得。

13、本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施來實現。本發明提出的一種氫燃料電池金屬極板鍍層在提升氫燃料電池金屬雙極板抗腐蝕性中的應用。

14、相比于現有技術，本發明所述的氫燃料電池金屬極板鍍層及其制備方法和應用具有以下有益效果：

15、本發明通過烘烤過程中的高溫可以使膜層中的分子或原子重新排列，形成更加緊密的結構；該重新排列可以減少孔隙率，增加膜層的致密度，進而阻止氫燃料電池弱酸性液體及氟離子通過膜層到達金屬基材表面致使基材腐蝕。

16、上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，并可依照說明書的內容予以實施，以下以本發明的較佳實施例詳細說明如后。

技術特征：

1.一種氫燃料電池金屬極板鍍層的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權利要求1所述的氫燃料電池金屬極板鍍層的制備方法，其特征在于，所述烘烤時氫燃料電池金屬雙極板的板與板不接觸，二者的間距為1-5cm。

3.如權利要求1所述的氫燃料電池金屬極板鍍層的制備方法，其特征在于，所述烘烤從1-3h升溫至150-250℃。

4.如權利要求1所述的氫燃料電池金屬極板鍍層的制備方法，其特征在于，所述烘烤的時間為10小時以上。

5.一種氫燃料電池金屬極板鍍層，其特征在于，所述氫燃料電池金屬極板鍍層包括金屬極板基材，所述金屬極板基材上設置有依次連接的pvd打底層及導電抗腐蝕層。

6.如權利要求5所述的氫燃料電池金屬極板鍍層，其特征在于，所述pvd打底層由多數個緊密排列的打底層膜層原子構成；導電抗腐蝕層由多數個緊密排列的抗腐蝕層膜層原子構成。

7.如權利要求6所述的氫燃料電池金屬極板鍍層，其特征在于，所述pvd打底層為ti層、tin層、cr層或tic層，其厚度為0.09-0.11μm。

8.如權利要求6所述的氫燃料電池金屬極板鍍層，其特征在于，所述導電抗腐蝕層為碳層或au層，其厚度為57-63nm。

9.如權利要求5所述的氫燃料電池金屬極板鍍層，其特征在于，所述氫燃料電池金屬極板鍍層通過權利要求1-4任一項所述的方法制得。

10.一種權利要求5-9任一項所述的氫燃料電池金屬極板鍍層在提升氫燃料電池金屬雙極板抗腐蝕性中的應用。

技術總結
本發明公開了一種氫燃料電池金屬極板鍍層及其制備方法和應用。所述氫燃料電池金屬極板鍍層的制備方法包括以下步驟：將氫燃料電池金屬雙極板室溫取出后，進行烘烤，之后停止加熱自然降溫至室溫。本發明通過烘烤過程中的高溫可以使膜層中的分子或原子重新排列，形成更加緊密的結構；該重新排列可以減少孔隙率，增加膜層的致密度，進而阻止氫燃料電池弱酸性液體及氟離子通過膜層到達金屬基材表面致使基材腐蝕。

技術研發人員：劉澤文,胡恒廣,張廣濤,閆冬成,劉文淵,楊懿,張盼
受保護的技術使用者：東旭科技集團有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28