[发明专利]一种带有表面钛钯碳薄膜的燃料电池长寿命双极板及其制备方法

摘要

本发明涉及一种带有表面钛钯碳薄膜的燃料电池长寿命双极板及其制备方法，属于燃料电池及材料表面改性技术领域。双极板由钛薄板双极板基材、钛钯纳米晶过渡层和表面钛钯碳薄膜构成。本发明的过渡层及表面复合薄膜因采用新型电弧离子镀方法制备，因此在基体与过渡层间、过渡层与表面薄膜间的连接是材料在界面处的多元互扩散准焊接冶金连接，改性层薄膜中缺陷少致密度高，其中表层复合薄膜具有比银还好的导电性和高的疏水性，过渡层具有在电池环境下长期耐点蚀的能力，因此用该方法制备的双极板具有很高的综合性能，可满足电池电堆高功率下长时寿命运行要求。

主权项

1.一种带有表面钛钯碳薄膜的燃料电池长寿命双极板的制备方法，该燃料电池长寿命双极板包括金属薄板双极板基材(1)、中间耐点蚀过渡层(2)和表面钛钯碳薄膜(3)；金属薄板双极板基材(1)的厚度为0.1mm～0.5mm；中间耐点蚀过渡层(2)的材质为钛钯纳米晶合金层，其中钯的质量百分含量为0.1％～1.0％，钛钯纳米晶合金层的厚度为0.3μm～3.0μm；表面钛钯碳薄膜(3)的材质为碳非晶钛钯纳米晶复合薄膜，其中碳非晶的原子百分含量为60％～100％，其余为钛钯纳米晶，在钛钯纳米晶中钛和钯二者的相对成分含量与中间耐点蚀过渡层(2)相同，表面钛钯碳薄膜(3)的厚度为0.1μm～1μm；采用有热丝增强放电并辅以气体离子源增强溅射刻蚀的电弧离子镀方法在金属薄板双极板基材(1)表面依次沉积中间耐点蚀过渡层(2)及表面碳钛钯薄膜(3)，其特征在于，具体步骤如下：/n(1)在电弧离子镀设备真空室的一侧安装在真空环境中能发射大量热电子的热丝装置，另一侧再安装使惰性气体能获得电激发离化的气体离子源装置，在真空室内壁均布有管状加热器装置；在均匀分布的多个阴极靶位上分别相间隔安装碳靶和钛钯合金靶，其中钛钯合金靶中钯的质量百分含量为0.1％～1.0％；/n(2)将金属薄板双极板基材(1)经超声清洗并烘干处理后，安放于电弧离子镀真空室的工件卡具上，关闭舱门后由真空系统将真空室真空抽到5×10