[发明专利]一种提高燃料电池用镀碳化铬不锈钢双极板耐蚀性的方法

说明书

技术领域

本发明属于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不锈钢双极板表面处理技术。

背景技术

现有技术中，燃料电池用的金属双极板多是经过表面处理的。Fronk Matthew Howard et al(US6372376)提出了铝、钛基体上涂覆复合导电层（炭材或导电聚合物＋非水溶性聚合物）的方法，该方法虽然操作比较方便，但提高电导率后复合导电层的应力集中问题不易解决。另有专利报道了对铝两侧覆盖导电聚合物的改性方法，为增强基体与导电聚合物的结合力，必须对铝表面进行机械处理。王宇新等（CN01144972）公开了在石墨蠕虫层中间夹附金属薄板或聚吡咯或聚苯胺网络层的加工方法，该方法的特征在于在两层石墨蠕虫中放置金属板后压力成型或石墨蠕虫压力成型后在中间空隙中电聚合聚苯胺或聚吡咯。由于极板的整体结构是石墨蠕虫,存在机械强度问题。李谋成等在“质子交换膜燃料电池金属双极板”（中国专利号：02155187）中公开了金属表面涂覆导电氧化物的改性方法。曾宪林等在“质子交换膜燃料电池双极板制作方法”（中国专利号：01118343.8）中提出了注塑成型的树脂表面镀覆镍、钛、金等的制作方法。田如锦在“铬碳化物改性铁基金属双极板及其制备方法”（中国专利申请号：201210119210.3）公在开了铁基合金表面离子渗碳和热反应沉积与扩散复合的表面改性方法。M.H.阿布德埃尔哈米德等发明了不锈钢板表面沉积碳化物后激光蚀刻或化学蚀刻方法（“具有高电化学稳定性和改善水管理的金属双极板，中国专利：200610160558.1）”。孙俊才等发明了奥氏体不锈钢双极板表面的“Nb碳化物表面改性燃料电池不锈钢双极板及其制造方法”（中国专利申请号：201210093729.9）。

现有技术的不足是：炭板脆性大、机械强度差，同时加工成本都比较昂贵，其大规模商业化应用存在极大的困难。铝板特别活泼，在PEMFC环境下极易腐蚀，迄今为止还没有合适的改性方法，钛板本身的氧化膜显著增加内阻，通常是电镀金等贵金属，批量生产时加工成本也不易接受。易于加工成型及批量生产的薄层不锈钢板是最有潜力的极板替代材料，但薄层不锈钢板在PEMFC环境下同样存在腐蚀问题。虽然经过表面改性处理的镀有碳化物涂层的薄层不锈双极板的耐蚀性得到改善，但由于制备技术的限制，该膜层总存在一些微孔，导致改性后双极板的耐蚀性还存在一定的问题。因此，开发一种新型的既能提高镀碳化物不锈钢双极板在质子交换膜燃料电池环境下的耐蚀性，又不影响其电性能的改性方法，对延长双极板的使用寿命显得非常必要，并对质子交换膜燃料电池的商业化进程具有重要的实际意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单易行的质子交换膜燃料电池镀碳化物膜不锈钢双极板的处理方法，改善镀膜不锈钢双极板在燃料电池环境中的耐蚀性。

本发明的技术方案是：一种提高燃料电池用镀碳化铬不锈钢双极板耐蚀性的方法，包括将镀碳化铬不锈钢双极板进行脱油、脱脂处理和稀土钝化处理，其特征在于所述稀土钝化处理是将经过脱油、脱脂处理的碳化铬不锈钢双极板置于KMnO₄+Ce(NO₃)₃·6H₂+Mg(NO₃)₂的稀土钝化液中处理，然后冲洗、吹干得到钝化后的镀碳化铬不锈钢双极板。

本发明所述一种提高燃料电池用镀碳化铬不锈钢双极板耐蚀性的方法，其特征在于所述KMnO₄+Ce(NO₃)₃·6H₂+Mg(NO₃)₂的稀土钝化液中Ce(NO₃)₃·6H₂的浓度范围为5g/L～25g/L；KMnO₄的浓度范围为：25g/L～45g/L；Mg(NO₃)₂的浓度范围为：50g/L～250g/L。

本发明所述一种提高燃料电池用镀碳化铬不锈钢双极板耐蚀性的方法，其特征在于所述稀土钝化处理的稀土钝化液的温度为40℃～80℃。

本发明所述一种提高燃料电池用镀碳化铬不锈钢双极板耐蚀性的方法，其特征在于所述稀土钝化液的pH值在3～7之间。

本发明所述一种提高燃料电池用镀碳化铬不锈钢双极板耐蚀性的方法，其特征在于镀碳化铬不锈钢双极板在稀土钝化液中的处理时间为2min～10min。

本发明的有益效果是：