[发明专利]一种在质子交换膜燃料电池金属双极板表面制备贵金属涂层的方法

说明书

本发明公开了一种在质子交换膜燃料电池金属双极板表面制备贵金属涂层的方法，属于质子交换膜燃料电池双极板制备技术领域，本发明的目的在于提供一种在金属双极板表面制备贵金属涂层的方法，能够提高金属双极板的耐腐蚀性以及导电性。本发明首先将冲压成型后并清洗干净的不锈钢双极板通过磁控溅射去除不锈钢双极板表面的钝化层，然后放入pH为8～10.5的多巴胺溶液中处理，最后放入浓度为1wt％～10wt％的氯金酸和/或氯铂酸溶液中，通过在金属双极板表面自聚合形成的聚多巴胺层原位还原贵金属离子进而在金属双极板表面形成贵金属粒子层。

技术领域

本发明属于质子交换膜燃料电池双极板制备技术领域。

背景技术

燃料电池是一种将燃料和氧化剂中的化学能直接、连续转变成电能的发电装置。作为一种新型化学能源，被誉为继水力发电、火力发电和核电之后的第四代发电技术。燃料电池的能量转化效率高(40％～60％)，环境友好，排放物只有水，质子交换膜燃料电池(PEMFC)是目前燃料电池领域的研究热点之一。

质子交换膜燃料电池由许多单电池组成，而每个单电池由膜电极、扩散层和双极板三部分组成。双极板是PEMFC中的重要组成部分，其作用是分隔气体并通过流场将燃料反应气体导入燃料电池，收集并传导电流和支撑膜电极，同时还担负起整个电池系统的散热功能。双极板的成本、重量分别占PEMFC的45％和80％，其高成本导致PEMFC的价格昂贵。

现阶段双极板的研究主要包括金属板、纯石墨板和复合材料板三大类。金属双极板具有良好的导电导热性，不会出现漏气问题，气体流道可冲压成型，易于实现批量化生产。但是金属双极板表面必须进行特殊处理以提高其化学稳定性，否则会导致金属双极板表面氧化膜增厚，导致接触电阻增大，降低电池性能。

多巴胺是一种儿茶酚类生物蛋白，它可以在人的大脑和肾脏合成，也能在植物和大多数细胞动物中合成，在大脑和身体中起着非常重要的作用。在有氧条件下，多巴胺的邻苯二酚基团很容易被氧化，生成具有邻苯二醌结构的多巴胺醌化合物，多巴胺与多巴胺醌之间发生反歧化反应，产生半醌自由基，耦合形成交联键，产生聚多巴胺，可强烈附着在材料表面。同时，聚多巴胺分子结构中的氮、酚基团对金属离子具有吸附作用，可在无还原剂和稳定剂的情况下原位还原得到金属粒子。

在公开号为CN 101656319 A(燃料电池双极板上导电涂层的电化学沉积)中公开了一种在双极板的平台的选定部分上选择性的电镀导电涂层，留下所述平台的部分未被所述导电涂层涂覆，可充分降低燃料电池成本。所述的导电涂层包括金、钯、铂、铱、银或钌中的至少一种。

在公开号为CN 101393990 A(质子交换膜燃料电池双极板的复合离子注入方法)中公开了一种在金属双极板表面采用离子注入的方法将镍、铬、铜中的其中两种元素的任意组合或者全部三种元素离子注入不锈钢薄板中，在不锈钢薄板表面几十纳米范围内形成注入层，得到改性后的不锈钢双极板。进而能够提高金属双极板耐腐蚀性能、降低金属双极板与气体扩散层的接触电阻。

在公开号为CN 102931421 A(带有导电耐腐蚀镀层的燃料电池金属双极板及其制备方法)中公开了采用闭合场非平衡磁控溅射技术在金属双极板表面形成铬-氮-碳三元复合阶梯镀层的方法，该镀层由金属双极板表面向上依次为纯铬打底层、氮化铬过渡层、铬氮碳共存层和非晶碳层。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在金属双极板表面制备贵金属涂层的方法，能够提高金属双极板的耐腐蚀性以及导电性。

本发明提供了一种在金属双极板表面制备贵金属涂层的方法，包括以下步骤：