[发明专利]一种消除金属双极板表面镀层缺陷的方法、制得的金属双极板和用途

说明书

本发明公开了一种消除金属双极板表面镀层缺陷的方法、制得的金属双极板和用途。所述消除金属双极板表面镀层缺陷的方法包括如下步骤：(1)在真空条件下，使含有镀层的金属双极板被胶液完全浸没；(2)将步骤(1)得到的金属双极板进行加热处理，得到消除缺陷后的金属双极板。本发明通过真空浸渗的方法，将热固型胶液填充于金属双极板镀层的小孔或缺陷之中，防止燃料电池工作过程中腐蚀性液体通过微孔或缺陷与不锈钢基材板直接接触，进而可有效抑制镀层的脱落和有害金属离子的渗出，提高金属双极板的使用寿命。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种消除金属双极板表面镀层缺陷的方法、制得的金属双极板和用途。

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。

为使金属双极板能够满足在燃料电池工作环境下的使用需求，在金属双极板表面涂镀一层导电耐腐蚀涂层是一种有效的解决方法。目前，物理气相沉积(PVD)法是在金属双极板表面制备TiN、C、Ti/CrN、Ti/TiN、C-Cr等镀层的常用方法，然而采用PVD方法制备的镀层存在小孔和缺陷，导致在燃料电池阴极或阳极条件下会造成镀层脱落，进而会造成双极板基材直接暴露于阳极或阴极条件下，双极板基材腐蚀产生的Fe、Cr、Ni等离子释放出来，污染燃料电池质子交换膜和催化剂，造成膜电极不可逆的损伤。

CN102800871B中公开了一种燃料电池金属双极板碳铬阶梯镀层及其制备方法，其采用闭合场非平衡磁控溅射技术将铬和碳元素以不同比例沉积在不锈钢薄板表面，形成碳铬阶梯镀层，制备步骤为：第一步，离子溅射清洗过程；第二步，沉积纯铬打底层；第三步，沉积铬和碳的过渡层；第四步，沉积铬和碳的共存层；第五步，沉积纯碳工作层。

CN102931421B公开了一种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，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，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、铬碳共存层和非晶碳层。

CN104716339A公开了一种燃料电池金属极板表面碳化物和金属氧化物复合涂层及其制备方法，该复合涂层由金属极板表面向上依次设置的纳米导电金属氧化物层、碳化物层组成。制备步骤主要包括：a、基体表面预处理；b、沉积金属氧化物层；c、沉积碳化物层。

上述三个专利均采用PVD方法在金属极板表面制备镀层，没有考虑去除镀层表面的小孔和缺陷方法，在后续的使用过程中会造成极板涂层的脱落和极板使用寿命的降低。

因此，本领域需要开发一种新型去除金属双极板表面镀层缺陷的方法，以防止极板涂层脱落，提高金属双极板的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种消除金属双极板表面镀层缺陷的方法、制得的金属双极板和用途。所述方法可以有效抑制金属双极板表面镀层的脱落，提高金属双极板的使用寿命，进而提升电堆的寿命。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：