[实用新型]一种质子交换膜燃料电池用双极板

说明书

技术领域

本实用新型涉及质子交换膜燃料电池领域，尤其涉及质子交换膜燃料电池用双极板。

背景技术

作为质子交换膜燃料电池(PEMFC)的主要部件，双极板占电池重量的70％以上，占电池总成本接近一半。理想的双极板应当具有很高的导电性、耐腐蚀性、低密度、高机械强度、高阻气能力、低成本易加工。

金属强度高，耐腐蚀性能好，是理想的质子交换膜燃料电池(PEMFC)双极板材料。但金属双极板有以下不足：1、耐腐蚀金属表面能自然形成钝化膜，该钝化膜电阻很大，用作质子交换膜燃料电池双极板会增加电池的内部电阻，从而减少电池能量的输出；2、在质子交换膜燃料电池环境下，金属会发生腐蚀产生金属离子，进而对质子交换膜产生污染，降低电池性能和寿命。现有技术中，用不锈钢作质子交换膜燃料电池双极板，通常都对不锈钢表面进行改性处理，以提高不锈钢双极板的电性能。相关专利提出了在金属表面涂敷导电耐蚀涂层和用金属夹杂物从钝化膜下的不锈钢内突出到钝化膜外面的的方法，如专利号为02155187的专利：“质子交换膜燃料电池金属双极板”，提出了在基体金属表面涂敷导电耐蚀涂层的方法，涂层为导电耐蚀的金属氧化物，涂层厚度0.1-50μm。专利号为00105765.0的专利：“固体高分子型燃料电池用不锈钢双极板”，提出了用具有导电性的碳化物系金属夹杂物及硼化物系金属夹杂物中的一种，使以上金属夹杂物从钝化膜下的不锈钢内突出到钝化膜外面的不锈钢制作双极板的技术。该专利方法制备的双极板的材料表面具有一定面积的钝化物膜，而且碳化物或硼化物的导电性也难以保障，因此该材料的导电性很难满足质子交换膜燃料电池对双极板越来越高的要求。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种质子交换膜燃料电池用双极板，通过对金属表面进行改性处理，使双极板的耐腐蚀性能和导电能力得到提高。并可实现低成本大批量生产。本实用新型的技术方案是：一种质子交换膜燃料电池用双极板，双极板是带有凸起和凹槽形成的气体或冷却液通道的金属双极板，其特征在于所述带有凸起和凹槽形成的气体或冷却液通道的金属双极板的凹槽的表面有耐腐蚀保护层，凸起的顶面有改善导电性和抗腐蚀性的表面改性层。

本实用新型所述的一种质子交换膜燃料电池用双极板，其特征在于所述带有凸起和凹槽形成的气体或冷却液通道的双极板是不锈钢双极板、钛双极板、钛合金双极板和铝合金双极板中的任意一种。

本实用新型所述的一种质子交换膜燃料电池用双极板，其特征在于所述带有凸起和凹槽形成的气体或冷却液通道的金属双极板中的不锈钢双极板的凹槽的表面耐腐蚀保护层是钝化层，钛双极板和钛合金双极板的凹槽的表面耐腐蚀保护层是高温氧化层，铝合金双极板的凹槽的表面耐腐蚀保护层是阳极氧化层。

本实用新型所述的一种质子交换膜燃料电池用双极板，其特征在于所述带有凸起和凹槽形成的气体或冷却液通道的金属双极板的凸起的顶面的改善导电性和抗腐蚀性的表面改性层是银和金贵金属镀层中的一种或者是铬、钛和锆过渡金属的导电化合物镀层中的一种。

本实用新型的质子交换膜燃料电池用双极板可以用下述方法制备：

a)在基体金属薄板上冲压出带有凸起和凹陷形成的气体或冷却液通道的双极板；

b)将冲压有气体或冷却液通道的金属双极板进行钝化或氧化或阳极氧化处理，在金属双级板表面形成耐腐蚀保护层；

c)将经过步骤b)处理的金属双极板表面涂敷一层保护膜；

d)打磨掉经过步骤c)涂敷了一层保护膜的金属双级板凸起顶面涂敷的保护膜和保护膜下通过钝化或氧化或阳极氧化处理形成的保护层，露出金属基体；

e)对经过步骤d)处理的金属双级板凸起顶面露出的金属基体进行表面改性处理，在凸起顶面得到改善导电性和抗腐蚀性的表面改性层；

f)除去金属板凹陷处涂敷的保护膜，保留通过钝化或氧化或阳极氧化处理形成的耐腐蚀保护层。

本实用新型具有如下优点：

1.本实用新型的双极板表面改性层结合力好，致密、耐腐蚀性强、导电性强，从而提高了金属双极板在PEMFC环境下的性能；获得的高性能PEMFC双极板，可大大提高双极板在PEMFC中的性能和寿命。

2.本实用新型双极板的表面改性层，不锈钢是在酸中进行钝化处理，钛和钛合金是进行氧化处理，铝合金是进行阳极氧化处理等，处理过程非常经济，工艺成熟，可以有效降低双极板的制备成本。

3.只在双极板平台进行导电耐蚀改性，可以节约大量的贵重改性材料，降低双极板成本。

附图说明

本实用新型有附图1幅，是本实用新型的双极板的构造示意图。