[发明专利]一种具有Sb掺杂SnO2薄膜涂层的304不锈钢双极板及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种具有Sb掺杂SnO₂薄膜涂层的304不锈钢双极板，所述的Sb掺杂SnO₂薄膜涂层厚度为10~20nm，所述的Sb掺杂SnO₂薄膜涂层中Sb和Sn按摩尔百分比计算，即Sb: Sn为1.65~6.6%: 98.35~93.4%。

2.如权利要求1所述的一种具有Sb掺杂SnO₂薄膜涂层的304不锈钢双极板的制备方法，其特征首先配制SbCl₃的乙醇溶液，称为A溶液，再配制SnCl₂·2H₂O的乙醇溶液，称为B溶液,最后缓慢向B溶液中逐滴滴加A溶液，得到Sb掺杂SnO₂溶胶液；然后通过结合溶胶浸渍-提拉法和醇热法在304不锈钢双极板的表面制备一层兼具耐蚀性和导电性的Sb掺杂SnO₂薄膜涂层，最终得到一种具有Sb掺杂SnO₂薄膜涂层的304不锈钢双极板。

3.如权利要求2所述的一种具有Sb掺杂SnO₂薄膜涂层的304不锈钢双极板的制备方法，其特征在于具体包括如下制备步骤：

（1）、将无水乙醇，SbCl₃加入磨口锥形瓶中，用恒温磁力搅拌器，升温至50℃，磁力搅拌，控制搅拌速率600r/min，形成A溶液；

再将无水乙醇，包裹剂聚乙二醇2000，SnCl₂·2H₂O先后加入另一磨口锥形瓶中，用恒温磁力搅拌器，升温至50℃，磁力搅拌，控制搅拌速率600r/min，形成B溶液；

最后缓慢向B溶液逐滴滴加A溶液，滴加过程控制温度50℃下，滴加完后进行磁力搅拌，搅拌过程控制转速为600r/min，时间为2h后，再进行陈化24h，得到无色透明的Sb掺杂SnO₂溶胶液；

上述所用的SbCl₃、SnCl₂·2H₂O、聚乙二醇2000和无水乙醇的量按质量体积比计算，即SbCl₃: SnCl₂·2H₂O: 聚乙二醇2000: 无水乙醇为0.057~0.228g: 3.2g: 0.23g: 50ml；

（2）、基体材料的预处理

基体材料为304不锈钢双极板，先用金相砂纸W20、W10及W5逐级打磨，对打磨好的基体304不锈钢双极板再用无水乙醇脱脂后用超声清洗5min，之后再用去离子水清洗，最后用空气吹干待用；

（3）、将步骤（1）所得的Sb掺杂SnO₂溶胶液放入烧杯中，再将步骤（2）预处理后的304不锈钢双极板材料浸入烧杯的Sb掺杂SnO₂溶胶液中进行浸渍-提拉成膜，在提拉中保持匀速，提拉完成待膜自然干后放入100℃烘箱中烘干30min，在304不锈钢双极板表面形成一层均匀的薄膜涂层，如果需要更厚的薄膜，重复以上步骤至所需的厚度；

（4）、将步骤（3）制得的表面具有薄膜涂层的304不锈钢双极板放入外壳为不锈钢，内衬为聚四氟乙烯的高压反应釜中，并向反应釜中加入步骤（1）所得的B溶液至反应釜体积的70%，密封后控制180℃反应温度下反应3h，反应完后自然冷却，并用去离子水清洗其表面，再用空气吹干后放入100℃烘箱中30min，即可得到表面具有Sb掺杂SnO₂薄膜涂层的304不锈钢双极板。

4.如权利要求3所述的一种Sb掺杂SnO₂膜改性PEMFC用304不锈钢双极板的制备方法，其特征在于步骤（1）中：其中SbCl₃: SnCl₂·2H₂O: 聚乙二醇2000:无水乙醇的质量体积比，即SbCl₃: SnCl₂·2H₂O: 聚乙二醇2000: 无水乙醇优选为0.228g: 3.2g: 0.23g: 50ml。

5.如权利要求4所述的一种Sb掺杂SnO₂膜改性PEMFC用304不锈钢双极板的制备方法，其特征在于步骤（2）中所述的基体材料304不锈钢双极板的大小为10mm×35mm×2mm。

6.如权利要求5所述的一种Sb掺杂SnO₂膜改性PEMFC用304不锈钢双极板的制备方法，其特征在于步骤（3）中所述的浸渍-提拉过程中，304不锈钢双极板在溶胶液中浸渍时间为20s，提拉速度为2mm/s，提拉次数为2次。