[发明专利]燃料电池的双极板及其制造方法、燃料电池

说明书

本申请提供一种燃料电池的双极板的制造方法，包括以下步骤：用羧酸溶液对所述双极板的基材或主体的表面进行处理，使得所述表面产生具有一定粗糙度的微结构，其中所述主体由所述基材的一部分形成；和用石墨摩擦所述表面，使得所述石墨的碎片填充入所述微结构中，且与所述微结构中的羧基结合。本申请还提供了一种燃料电池的双极板和一种包括该双极板的燃料电池。根据本申请，可以在简化生产工艺和降低生产成本的同时获得具有更高附着强度的碳涂层的燃料电池的双极板。

技术领域

本申请涉及燃料电池领域，尤其涉及燃料电池的双极板及其制造方法和包括该双极板的燃料电池。

背景技术

为了解决日益严重的全球变暖、空气污染和能源消耗问题，汽车工业正在从内燃机动力汽车向电动汽车转变。在所有电动汽车中，以燃料电池为动力的电动汽车是最突出的一种。燃料电池由膜电极组件(MEA)、双极板(BPP)、端板和夹具组成，所有这些组件组装在一起形成一个电堆。在电堆中，将BPP和MEA压在一起以保持电接触。为了降低接触电阻并避免腐蚀，通常通过真空物理气相沉积(PVD)方法在BPP的表面上涂覆碳涂层。然而，上述涂覆方法具有以下缺点：1)需要多层涂层，因为碳很难附着在金属表面上，而且多层涂层会花费更多的时间和成本；2)整个涂覆过程需要在真空室内进行，这会增加成本和时间，而且很难批量生产。

另外，现有技术中还有采用石墨与BPP摩擦而在BPP表面上形成涂层的工艺，然而，这些工艺难以在BPP的表面形成具有理想强度的碳涂层。

因此，仍需要对现有的燃料电池的双极板及其制造方法进行改进，以在简化生产工艺和降低生产成本的同时获得高附着强度的碳涂层。

发明内容

本申请的目的在于克服现有技术的不足，提供一种燃料电池的双极板及其制造方法和包括该双极板的燃料电池，其能够使燃料电池的双极板的生产更简单、更经济且碳涂层的附着强度更高。

为此，本申请提供一种燃料电池的双极板的制造方法，包括以下步骤：

用羧酸溶液对所述双极板的基材或主体的表面进行处理，使得所述表面产生具有一定粗糙度的微结构，其中所述主体由所述基材的一部分形成；和

用石墨摩擦所述表面，使得所述石墨的碎片填充入所述微结构中，且与所述微结构中的羧基结合。

根据本申请的实施例，所述羧酸溶液为草酸、甲酸、乙酸、过氧酸、乙二酸、丙二酸、苯甲酸、丁二酸、丁烯二酸、邻苯二甲酸、α－萘乙酸中的至少一种的水溶液，且所述羧酸溶液的重量百分比浓度介于5％至60％的范围内。

根据本申请的实施例，所述表面的粗糙度的平均值大于或等于0.1微米。

根据本申请的实施例，所述石墨被制造成石墨块、石墨棒和石墨轮中的一种，且所述石墨抵靠所述双极板的基材或主体的表面滑动或滚动。

根据本申请的实施例，所述制造方法还包括在用羧酸溶液对所述双极板的主体的表面进行处理之前将所述双极板的主体的表面的一部分用保护层覆盖，以露出所述双极板的主体的表面上的肋部；或所述制造方法还包括在用羧酸溶液对所述双极板的基材的表面进行处理并用石墨摩擦之后，将所述基材制成所述双极板。

根据本申请的实施例，所述保护层为聚酰亚胺、聚酰胺、聚酯中的一种。

根据本申请的实施例，所述羧酸溶液和所述双极板的基材或主体的表面在20℃至70℃的温度范围内发生反应并持续10秒至200秒。

根据本申请的实施例，所述制造方法还包括使经过处理的所述双极板的基材或主体的表面在20℃至100℃的温度范围内进行干燥的步骤。

根据还提供了一种燃料电池的双极板，所述双极板包括：主体；和碳涂层，其中，所述主体的表面具有通过羧酸溶液进行处理而产生的具有一定粗糙度的微结构，且所述碳涂层通过所述微结构中的羧基与所述主体结合。