[发明专利]一种铝制流场板的导电防腐涂层工艺

说明书

本发明属于燃料电池技术领域，公开了一种铝制流场板的导电防腐涂层工艺，先对铝制流场板进行打磨、精抛、超声清洗、碱洗、水洗等预处理；再将预处理后的铝制流场板放入含有四羟基合铝酸根离子的氧化石墨烯水溶液中浸渍，浸渍后用去离子水清洗并常温干燥；然后浸渍于次磷酸钠溶液中处理，处理后用去离子水清洗并常温干燥。本发明采用操作简单、成本低廉且绿色环保的化学浸渍法在铝制流场板表面包覆一层致密的石墨烯涂层。通过导电性和抗腐蚀性测试结果表明，涂覆后铝制流场板与涂覆前铝制流场板相比，其抗腐蚀性显著提高且导电性并未降低，因此能够满足铝制流场板在燃料电池环境下高防腐、高导电和低接触电阻的要求。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，具体地说，是涉及一种对铝制流场板进行导电防腐涂层的工艺方法。

背景技术

流场板作为燃料电池堆中的关键部件之一，它的质量、体积和成本在很大程度上决定了电池堆的总质量、总体积和总成本。其中，铝制流场板以其低成本、小体积、高强度、易加工以及极优良的导电导热性而备受青睐。但由于铝的性质比较活泼，铝制流场板易发生钝化，会增大表面接触电阻，降低导电性；还易发生腐蚀，污染膜与电极，降低电池性能。目前在铝制流场板表面涂覆保护膜是解决此问题的有效办法。

研究较多的铝制流场板表面涂层技术为电镀、化学镀和物理气相沉积法(包括蒸发镀、溅射镀、离子镀)。电镀和化学镀的涂层一般为金、银等贵金属，涂覆后的流场板抗腐蚀性和导电性均有一定提高^[1-3]；但电镀贵金属的成本很高^[4]，且易产生含重金属离子废液污染环境；化学镀的镀液成本也较高，且处理后的废液污染严重^[5]。物理气相沉积的镀层一般是铬-碳、铬-氮、钛-氮等镀层^[6-8]，虽然可以一定程度上满足燃料电池的要求，但物理气相沉积的操作复杂，设备成本较高^[9]。因此，综合成本、操作和性能等因素，上述表面镀层技术均不能很好满足燃料电池铝制流场板的商业化应用。

[1]Tsai S Y,Bai C Y,Lin C H,et al.The characteristics and performanceof electroless nickel and immersion Au plated aluminum alloy bipolar platesin polymer electrolyte membrane fuel cells[J].Journal of Power Sources,2012,214(4):51～58.

[2]王洪涛.PEMFC不锈钢镀银双极板性能研究[D].大连:大连海事大学,2010.

[3]Feng K,Guo X,Li Z,et al.Investigation of multi-coating processtreated magnesium alloy as bipolar plate in polymer electrolyte membrane fuelcell[J].International Journal of Hydrogen Energy,2016,41(14):6020～6028.

[4]王洪涛.PEMFC不锈钢镀银双极板性能研究[D].大连:大连海事大学,2010.

[5]潘欢欢,徐洪峰,孙昕等.不锈钢作质子交换膜燃料电池双极板的化学改性方法[J].机械工程学报,2009,45(2):52～55.

[6]Wlodarczyk R,Zasada D,Morel S,et al.A comparison of nickel coatedand uncoated sintered stainless steel used as bipolar plates in low-temperature fuel cells[J].International Journal of Hydrogen Energy,2016,41(39):17644～17651.