[发明专利]一种用于氢气燃料电池的多孔金属-陶瓷复合材料气体扩散层和其制备方法

权利要求书

1.一种氢气燃料电池用的气体扩散层，位于氢气燃料电池中的电极和流场板（双极板）之间，该气体扩散层为以钛或钛合金为基底，表面层为氮化钛（TiN）的多空复合材料。

2.权利要求1的气体扩散层，其厚度范围为0.2毫米～1.5毫米。

3.权利要求1的气体扩散层，其特征在于具有连通多空结构，且孔径大小为1微米～100微米。

4.权利要求1的气体扩散层，其孔隙率为40%～70%。

5.一种权利要求1的气体扩散层的粉末冶金和热处理的生产方法，所述方法包括：选料，原料处理，混料，成型，烧结，热处理，后期机加工。

6.权利要求5的生产方法, 制作过程的原始材料分为金属粉末和成孔剂两部分。

7.权利要求6中的原始材料，金属粉末为钛粉或由钛和其它一种或一种以上不同金属粉末的混合而成的混合物。

8.权利要求6中，成孔剂为碳酸铵（(NH₄)₂CO₃）或碳酸氢铵（NH₄HCO₃）具有低分解温度的无机盐。

9. 权利要求5的生产方法，其中金属粉末的粒径可以在5微米～100微米之间。

10.权利要求5的生产方法，成孔剂粉末（例如碳酸氢铵粉末）微粉通过粉碎机进行粉碎，粉碎后的粉末通过60目～400目的筛子进行过筛。

11.权利要求5的生产方法，金属粉末和成孔剂粉末的重量比的比例范围在10：1～1：1之间。

12.权利要求5的生产方法，称量好的金属粉末和成孔剂粉通过混料机混合10～60分钟。

13.权利要求5的生产方法，金属成孔剂混合粉末使用粉末轧机轧制成薄带材。

14.粉末轧机轧辊间距或轧制材料厚度控制在0.2～1mm，宽度为10～50cm，轧制速度根据材料属性在0.2米/分钟～5米/分钟。

15.权利要求13中的薄带材，在空气流通烘箱中烘烤。

16.权利要求13中的薄带材，烘烤温度为60～150摄氏度，烘烤时间为2到12小时。

17.权利要求16中的材料，在真空烧结炉中进行烧结。

18.权利要求5的生产方法，烧结过程中的升温速度为3～15°C/分钟，烧结温度为800～1300°C，在烧结温度下的保温时间为0.5～2小时，开始降温。

19.权利要求5的生产方法，在降温过程中，将材料在600-800C的温度区间保温，同时将炉中充入氮气，使炉内气压为0.1 ～10torr，保温0.5～3小时。

20.权利要求5的生产方法，烧结后的材料根据使用情况，通过轧机对材料厚度进行微调，最终厚度为0.2毫米～1.5毫米。