一種長耐久性的氫燃料電池金屬雙極板制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)涉及一種氫燃料電池雙極板。目的是提供一種長耐久性的氫燃料電池金屬雙極板，具有易加工，體積小等優(yōu)點(diǎn)。技術(shù)方案是：一種長耐久性的氫燃料電池金屬雙極板，該極板為平行布置且通過焊接連為一體成的兩個(gè)片狀板，極板的外表面壓制有規(guī)則排列以用于供燃料和氧氣混合的流道；其特征在于：每個(gè)片狀板的最里層為Ti板材或不銹鋼基材，貼近Ti或不銹鋼板材的一層為Cr防腐打底層或Ti防腐打底層，最外層為純石墨導(dǎo)電防腐層。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種長耐久性的氫燃料電池金屬雙極板
本技術(shù)涉及一種氫燃料電池雙極板，尤其是一種表面具有防腐層的長耐久性氫燃料電池金屬雙極板。
技術(shù)介紹
傳統(tǒng)汽車的產(chǎn)生動(dòng)力的方法需燃燒汽、柴油，或者利用蓄電池的儲(chǔ)能進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；但是燃燒油料會(huì)釋放像COx、NOx、SOx氣體和粉塵等污染物，而儲(chǔ)能裝置中的電解液和鉛，也會(huì)對環(huán)境造成巨大的危害。氫燃料電池是將氫氣和氧氣的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電裝置。其基本原理是電解水的逆反應(yīng)，把氫和氧分別供給陽極和陰極，氫通過陽極向外擴(kuò)散和電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)后，放出電子通過外部的負(fù)載到達(dá)陰極。而氫燃料電池只會(huì)產(chǎn)生水和熱，如果氫是通過可再生能源產(chǎn)生的(光伏電池板、風(fēng)能發(fā)電等)，整個(gè)循環(huán)就是徹底的不產(chǎn)生有害物質(zhì)排放的過程。因此，它是真正的新能源，是完全無污染無公害的真正的新能源。氫燃料電池是一種發(fā)電裝置，依靠持續(xù)添加燃料以維持其電力，所需的燃料是“氫”；氫燃料電池的運(yùn)作原理(如圖1刪除)，也就是電池含有陰陽兩個(gè)電極，分別充滿電解液，而兩個(gè)電極間則為具有滲透性的薄膜所構(gòu)成。氫氣由氫燃料電池的陽極進(jìn)入，氧氣(或空氣)則由陰極進(jìn)入燃料電池。經(jīng)由催化劑的作用，使得陽極的氫分子分解成兩個(gè)質(zhì)子(proton)與兩個(gè)電子(electron)，其中質(zhì)子被氧'吸引'到薄膜的另一邊，電子則經(jīng)由外電路形成電流后，到達(dá)陰極。在陰極催化劑之作用下，質(zhì)子、氧及電子，發(fā)生反應(yīng)形成水分子，因此水可說是燃料電池唯一的排放物。氫燃料電池所使用的“氫”燃料可以來自于水的電解所產(chǎn)生的氫氣及任何的碳?xì)浠衔铮缣烊粴狻⒓状肌⒁掖?酒精)、沼氣等等。由于氫燃料電池是經(jīng)由利用氫及氧的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生電流及水，不但完全無污染，也避免了傳統(tǒng)電池充電耗時(shí)的問題，是目前最具發(fā)展前景的新能源方式，如能普及并應(yīng)用在車輛及其他高污染之發(fā)電工具上，將能顯著減輕空氣污染及溫室效應(yīng)。石墨因其質(zhì)輕、耐蝕性好，導(dǎo)電性好而在氫燃料電池雙極板中得到廣泛應(yīng)用；目前最普遍的氫燃料電池雙極板都是石墨雙極板，但石墨材料質(zhì)脆，在組裝時(shí)石墨雙極板很容易碎掉，且石墨材料是由碳粉或石墨粉混合可石墨化的樹脂制備而成，屬于多孔結(jié)構(gòu)，氫燃料會(huì)從孔隙中擴(kuò)散掉而增加消耗，因此使用過程仍需要添加添加物來增加石墨雙極板的氣密性，但添加物又會(huì)導(dǎo)致電阻率的升高，且在使用過程中有被溶解的風(fēng)險(xiǎn)，影響電池使用性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的在于克服上述
技術(shù)介紹
的不足，提供一種長耐久性的氫燃料電池金屬雙極板。本技術(shù)提供了以下技術(shù)方案：一種長耐久性的氫燃料電池金屬雙極板，該極板為平行布置且通過焊接連為一體成的兩個(gè)片狀板，極板的外表面壓制有規(guī)則排列以用于供燃料和氧氣混合的流道；其特征在于：每個(gè)片狀板的最里層為Ti板材或不銹鋼基材，貼近Ti或不銹鋼板材的一層為Cr防腐打底層或Ti防腐打底層，最外層為純石墨導(dǎo)電防腐層。所述的Ti板材或不銹鋼基材為成型板材，厚度約為0.05-0.6mm；所述的Cr防腐打底層或Ti防腐打底層為真空磁控濺射方法濺射制成，厚度約為0.1um-0.8um；所述的純石墨導(dǎo)電防腐層為真空磁控濺射方法濺射制成，厚度約為0.1um-1.5um。本技術(shù)的有益效果是：本技術(shù)通過真空磁控濺射技術(shù)，在雙極板坯上制備一層Ti防腐打底層或Cr防腐打底層，再在防腐打底層上制備一層純石墨導(dǎo)電防腐層，以達(dá)到氫燃料電池雙極板導(dǎo)電性好，耐久性能強(qiáng)的要求，同時(shí)具有易加工，體積小等優(yōu)點(diǎn)。附圖說明圖1為本技術(shù)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1中的A-A剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖2中的B部放大結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為圖3中的C部放大結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖所示的實(shí)施例進(jìn)一步說明。附圖所示的長耐久性金屬雙極板，由兩個(gè)片狀的極板通過焊接連為一體；兩個(gè)極板為Ti板材D或不銹鋼基材，兩個(gè)極板的外表面分別壓制有規(guī)則排列的流道1(由圖3可知：上極板1的流道3是垂直于紙面布置，下極板2的流道是左右方向布置)；多個(gè)金屬雙極板依序疊加后，兩兩金屬雙極板之間的流道可供氧氣與電解質(zhì)混合。以上與現(xiàn)有的氫燃料電池結(jié)構(gòu)類同。本技術(shù)的改進(jìn)，是在每個(gè)片狀的極板的表面鍍覆有Cr防腐打底層F或Ti防腐打底層，最外層為純石墨導(dǎo)電防腐層E。所述兩個(gè)片極板的厚度為0.05-0.6mm，由常規(guī)加工方法制成，并由模具壓制出所需的流道等；所述的Cr防腐打底層或Ti防腐打底層為真空磁控濺射方法濺射制成，厚度約為0.1um-0.8um；所述的純石墨導(dǎo)電防腐層為真空磁控濺射方法濺射制成，厚度約為0.1um-1.5um。作為推薦，該Cr防腐打底層或Ti防腐打底層，以及純石墨導(dǎo)電防腐層采用閉合場非平衡磁控濺射離子鍍技術(shù)加工而成。其制備工藝流程步驟如下：一、將Ti板或不銹鋼金屬板切割為極板設(shè)計(jì)尺寸，并壓制出所需的流道，焊接成雙極板坯。二、用除油溶劑進(jìn)行超聲波清洗并烘干，掛在專門定制的夾具上，并將夾具放入磁控濺射設(shè)備的真空腔內(nèi)，抽真空至2～5×10-5Torr。三、向真空腔內(nèi)通入純度為99.99％的氬氣，流量為10～35sccm；將設(shè)備參數(shù)調(diào)節(jié)至離子清洗工藝，具體為：脈沖偏壓500～600V，脈沖頻率50～250KHz，脈沖寬度500～1500ns，兩個(gè)Cr或Ti金屬靶靶電流0.3～0.5A，離子濺射清洗時(shí)間為1～60分鐘。四、將脈沖偏壓降低至50～80V，將兩個(gè)Cr或Ti金屬靶靶電流逐漸提高至5～8A，保持其他參數(shù)不變，沉積純金屬防腐打底層，時(shí)間為1～30分鐘。五、將兩個(gè)Cr或Ti金屬靶靶電流逐漸減低直至切斷；開啟兩個(gè)石墨靶靶電流并逐漸提高至6A，保持15～180分鐘，沉積碳元素的導(dǎo)電防腐層。六、關(guān)閉磁控濺射設(shè)備的工作電流，加工完成。最后，需要注意的是，以上列舉的僅是本技術(shù)的具體實(shí)施例。顯然，本技術(shù)不限于以上實(shí)施例，板材的加工方法，流道的形狀，表面金屬層及防腐層等加工方法還可以有很多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本技術(shù)公開的內(nèi)容中直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本技術(shù)的保護(hù)范圍。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種長耐久性的氫燃料電池金屬雙極板，該極板為平行布置且通過焊接連為一體成的兩個(gè)片狀板，極板的外表面壓制有規(guī)則排列以用于供燃料和氧氣混合的流道(1)；其特征在于：每個(gè)片狀板的最里層為Ti板材(D)或不銹鋼基材，貼近Ti或不銹鋼基材的一層為Cr防腐打底層(F)或Ti防腐打底層，最外層為純石墨導(dǎo)電防腐層(E)。/n

【技術(shù)特征摘要】
1.一種長耐久性的氫燃料電池金屬雙極板，該極板為平行布置且通過焊接連為一體成的兩個(gè)片狀板，極板的外表面壓制有規(guī)則排列以用于供燃料和氧氣混合的流道(1)；其特征在于：每個(gè)片狀板的最里層為Ti板材(D)或不銹鋼基材，貼近Ti或不銹鋼基材的一層為Cr防腐打底層(F)或Ti防腐打底層，最外層為純石墨導(dǎo)電防腐層(E)。


2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長耐久性的氫燃料電池金屬...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：錢晶，李凡巧，于磊，莊榮金，
申請(專利權(quán))人：杭州東興電訊材料有限公司，
類型：新型
國別省市：浙江;33