[发明专利]一种金属双极板及其制备方法以及燃料电池

权利要求书

1.一种金属双极板，其特征在于，所述金属双极板包括：

金属基板，所述金属基板包括经过氮化处理的第一面；

耐腐蚀涂层，所述耐腐蚀涂层沉积在所述金属基板的第一面上；

导电涂层，所述导电涂层沉积在所述耐腐蚀涂层上。

2.根据权利要求1所述的金属双极板，其特征在于，所述氮化处理为气体氮化处理；和/或所述耐腐蚀涂层的成分包括第一金属；

第一金属包括钛、铬、钨、镍、铝、铜中的一种或多种；

优选的，所述耐腐蚀涂层的厚度为20nm～5um；

优选的，所述耐腐蚀涂层具有多个第一针孔；其中，所述第一针孔分布在所述耐腐蚀涂层的表面和内部；所述第一针孔由所述第一金属形成的氧化物封堵。

3.根据权利要求1所述的金属双极板，其特征在于，以质量百分数计，所述导电涂层的成分包括60～90％的碳和10～40％的第二金属；

优选的，以质量百分数计，所述导电涂层的成分包括85～90％的碳和10～15％的第二金属；

优选的，第二金属为钛；

优选的，所述导电涂层具有多个第二针孔，所述第二针孔由所述第二金属形成的氧化物封堵。

4.根据权利要求1所述的金属双极板，其特征在于，所述金属双极板还包括疏水层；其中，所述疏水层设置在所述导电涂层上；

优选的，所述疏水层的成分包括PTFE。

5.一种金属双极板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步预处理：对金属基板进行除油处理；

氮化处理：对所述金属基板进行高温氮化处理；

沉积耐腐蚀涂层：在金属基板的经过氮化处理的第一面上沉积耐腐蚀涂层；

沉积导电涂层：在所述金属基板的耐腐蚀涂层上沉积导电涂层；

优选的，所述第一步预处理的步骤具体为：采用氢氧化钠溶液对金属基板进行第一次除油处理、采用酒精对金属基板进行第二次除油处理；

优选的，所述氮化处理的步骤，包括：在氮化气体下，对所述金属基板进行热处理；其中，热处理的温度为450～850℃，热处理的时间为0.5～4h；优选的，所述热处理的温度为800～850℃，热处理的时间为1～2h；优选的，所述氮化处理的步骤在气氛炉中进行。

6.根据权利要求5所述的金属双极板的制备方法，其特征在于，在所述氮化的处理步骤之后、沉积耐腐蚀涂层的步骤之前，还包括第二步预处理的步骤，以提高所述金属基板的第一面的粗糙度；

优选的，所述第二步预处理的步骤，包括：在真空室中，加热经过氮化处理后的金属基板，通入工作气体，设置负偏压，对所述金属基板的第一面进行离子溅射；

优选的，所述真空室的真空度3×10^-3Pa～6×10^-3Pa；工作气体为惰性气体；工作气体的压力为0.5～1.5Pa；负偏压设定成-200～-3200V；所述金属基板的温度为120～300℃；离子溅射时间为1～3min；

优选的，所述第二步预处理的步骤在偏压磁控多弧离子镀膜设备中进行。

7.根据5或6所述的金属双极板的制备方法，其特征在于，所述沉积耐腐蚀涂层的步骤，包括：

沉积第一金属层：将真空室的真空度抽至3×10^-3Pa～6×10^-3Pa，通入惰性气体，设置负偏压-100～-500V，打开金属靶，对导电涂层进行离子溅射，在所述金属基板的第一面上沉积一层第一金属层；

氧化封孔修饰处理：向真空室中通入惰性气体和氧气，设定偏压-100～-500V，对氧气进行激化电离，使氧离子轰击所述第一金属层1～15min，得到由第一金属氧化物封孔的耐腐蚀涂层；其中，所述惰性气体的压力为0.5-1Pa、所述氧气的压力为0.1-0.5Pa；

优选的，第一金属包括钛、铬、钨、镍、铝、铜中的一种或多种；

优选的，在沉积耐腐蚀涂层步骤中，金属基板的温度为350～500℃；

优选的，所述沉积耐腐蚀涂层的步骤在偏压磁控多弧离子镀膜设备中进行。