[发明专利]一种超薄金属双极板及其制备方法和包含其的燃料电池

权利要求书

1.一种超薄金属双极板的制备方法，其特征在于，包括：

S1)分别制备阴极板和阳极板，通过化学刻蚀技术在所述阴极板和阳极板上制备流场；

S2)将阴极板和阳极板粘结压合在一起，得到超薄金属双极板。

2.根据权利要求1所述的超薄金属双极板的制备方法，其特征在于，所述所述步骤S1)包括：

S1-1)将金属基材通过激光切割或机械冲切的方式裁切出两片预设尺寸的片材，并在片材的两端对应的裁切出共六个通孔，在所述片材的上下表面均匀涂覆感光胶，所述两片片材分别为阴极基板和阳极基板；

S1-2)分别制备具有氧气流场、氢气流场和液体流场形状的胶片；

S1-3)将具有氧气流场的胶片至于阴极基板的上表面，在紫外灯下曝光2-3分钟后，置于显影液中显影，未曝光部分溶解，露出待刻蚀的不锈钢区域，用去离子水冲洗、晾干后，放入刻蚀机，以刻蚀液进行刻蚀处理，在阴极基板的上表面刻蚀出具有超细流道的氧气流场；将具有氢气流场的胶片至于阳极基板的下表面，在紫外灯下曝光2-3分钟后，置于显影液中显影，未曝光部分溶解，露出待刻蚀的不锈钢区域，用去离子水冲洗、晾干后，放入刻蚀机，以刻蚀液进行刻蚀处理，在阳极基板的下表面刻蚀出具有超细流道的氢气流场；将具有液体流场的胶片至于阴极基板的下表面或者阳极基板的上表面，在紫外灯下曝光2-3分钟后，置于显影液中显影，未曝光部分溶解，露出待刻蚀的不锈钢区域，用去离子水冲洗、晾干后，放入刻蚀机，以刻蚀液进行刻蚀处理，在阴极基板的下表面或者阳极基板的上表面刻蚀出具有超细流道的液体流场；

S1-4)将步骤3)中的阴极基板和阳极基板置于PVD镀膜设备中，以石墨为靶材，采用磁控溅射离子沉积方法，在工件表面沉积一层厚度1-50nm的类金刚石(DLC)涂层，得到具有超细流道的阴极板和阳极板。

3.根据权利要求2所述的超薄金属双极板的制备方法，其特征在于，所述步骤S2)包括：取步骤S1中制得的阴极板和阳极板，在阴极板下表面的边缘密封区和阳极板上表面的边缘密封区涂以密封粘结胶，将阴极板和阳极板对齐、贴合，放入压紧装置，在室温-80℃下，压合0.5-24小时，得到超薄金属双极板。

4.根据权利要求2所述的超薄金属双极板的制备方法，其特征在于，所述金属基材为不锈钢基材或铜基材，所述刻蚀液为FeC l ₃水溶液；所述金属基材为钛基材，所述刻蚀液为HF基水溶液。

5.根据权利要求2所述的超薄金属双极板的制备方法，其特征在于，所述刻蚀条件为：刻蚀液浓度10-500g/L，刻蚀温度在30-60℃，刻蚀时间10-60分钟，刻蚀出的超细流道的深度为20-300微米，所述超细流道的宽度为20-500微米。

6.根据权利要求2-5任一所述的超薄金属双极板的制备方法，其特征在于，所述密封粘结胶为硅氧烷密封胶、环氧密封胶或酚醛密封胶；密封粘结胶涂胶方式为刷涂、喷涂或点胶涂胶。

7.一种超薄金属双极板，其特征在于，包括：

阴极基板(1)，所述阴极基板(1)的上表面化学刻蚀有具有超细流道的氧气流场(12)，所述阴极基板(1)上表面设有类金刚石保护层；

阳极基板(2)，所述阳极基板(2)的下表面化学刻蚀有具有超细流道的氢气流场(22)，所述阳极基板(2)的下表面设有类金刚石保护层，所述阴极基板(1)的下表面与阳极基板(2)的上表面粘合连接；

所述阴极基板(1)的的下表面或者阳极基板(2)的上表面化学刻蚀有具有超细流道的液体流场(32)；

所述超细流道的深度为20-300微米，所述超细流道的宽度为20-500微米。