[发明专利]一种PEM水电解双极板及制备方法

权利要求书

1.一种PEM水电解双极板，其特征在于：包括金属复合板体，所述金属复合板体由泡沫镍和含钛浆料组成，所述含钛浆料填充在泡沫镍内部，同时所述泡沫镍外表面涂覆有含钛浆料形成的含钛物质层；所述金属复合板体的上下两表面均设置球形脱氢钛粉层，其中一面的球形脱氢钛粉层上设置功能涂层，所述功能涂层形成双极板的流场结构；所述含钛浆料和所述功能涂层中包含球形雾化钛粉。

2.根据权利要求1所述的一种PEM水电解双极板，其特征在于：所述球形雾化钛粉的粒径为20-50μm；所述球形脱氢钛粉的粒径为30-100μm；所述球形脱氢钛粉层中分布有微孔，所述微孔的孔径为100nm-10μm。

3.根据权利要求1所述的一种PEM水电解双极板，其特征在于：所述泡沫镍的厚度为2-4mm，孔径为0.1mm-10mm，孔隙率为50％-98％，通孔率为≥98％，体积密度为0.1-0.8g/cm³；所述泡沫镍外表面的含钛浆料层的厚度为0.5-1mm；所述球形脱氢钛粉层的厚度为0.1-0.3mm，所述功能涂层的厚度为0.2-0.5mm。

4.一种PEM水电解双极板的制备方法，其特征在于：所述制备方法包含以下步骤：

(1)金属复合板体的制备：将含钛浆料填充至泡沫镍内部，同时涂覆至泡沫镍外表面将其均匀包覆；然后进行烘干、热压，得到金属复合板体；

(2)采用等离子喷涂的方式将球形脱氢钛粉均匀喷涂至金属复合板体表面，形成球形脱氢钛粉层；

(3)采用模具印刷的方式将功能涂层浆料印刷至球形脱氢钛粉层上形成流场结构；

(4)烘干退模，得到PEM水电解双极板。

5.一种制备权利要求1-4中任一项所述的PEM水电解双极板的连续化生产产线，其特征在于：所述生产产线具有传动机构，所述传动机构包括多组供泡沫镍卷材张紧安装实现传送的传送辊(22)、以及分别安装在首尾的放卷辊(12)、收卷辊(23)，沿所述传动机构的传送方向，依次设置为放卷辊(12)、清洗区(13)、烘干区Ⅰ(14)、注料区(15)、烘干区Ⅱ(16)、热压区(17)、喷涂区(18)、切割区(19)、印刷区(20)、烘干区Ⅲ(21)和收卷辊(23)；

所述注料区(15)内设有多组注料管(15-1)，所述热压区(17)内设有多组压力辊(17-1)，所述喷涂区(18)内设有多组等离子喷头(18-1)，所述切割区(19)内设有多组切割辊(19-1)，所述印刷区(20)内设有传送带机构，延传送带机构的传送方向，依次设有人工位(20-1)、印刷平台(20-2)和刮刀(20-3)；

所述注料管(15-1)、压力辊(17-1)、等离子喷头(18-1)、切割辊(19-1)均对称分布于泡沫镍卷材的上方和下方。

6.一种利用权利要求5所述的生产产线批量化制备PEM水电解双极板的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将泡沫镍卷材张紧置于传动机构中进行传送；

2)泡沫镍卷材依次经过清洗区(13)的清洗、烘干区Ⅰ(14)的烘干后进入注料区(15)；

3)多组所述注料管(15-1)依次工作，首先将含钛物质浆料填充至泡沫镍内部，其次将将含钛物质浆料涂覆至覆盖泡沫镍表面，随后进入烘干区Ⅱ(16)进行烘干；

4)烘干后，进入热压区(17)，压力辊(17-1)均匀连续挤压带有含钛浆料的泡沫镍卷材，得到金属复合板体；

5)金属复合板体进入喷涂区(18)，球形脱氢钛粉经等离子喷头(18)喷涂至金属复合板体的上、下两面，形成球形脱氢钛粉层；

6)形成球形脱氢钛粉层的金属复合板体进入切割区(19)，在切割辊(19-1)的切割下，得到具有氢腔和氧腔的金属复合板体；

7)切割下来的金属复合板体进入印刷区(20)，在人工位(20-1)中，将模具放置在金属复合板体表面，之后传送进入印刷平台(20-2)，印刷平台(20-2)的上料区将功能涂层浆料注于模具上，最后在刮刀(20-3)的作用下，将功能涂层浆料印刷至金属复合板体表面，形成功能涂层；

8)进入烘干区Ⅲ(21)进行烘干，烘干完成后，退模，完成PEM水电解双极板的制作。