[發(fā)明專利]用于微型燃料電池的復合雙極板及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710015794.9
• 申請日: 2007-06-05
• 公開（公告）號: CN101071871A
• 公開（公告）日: 2007-11-14
• 發(fā)明（設計）人: 蘭紅波;丁玉成
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H01M8/02
• 分類號: H01M8/02;H01M4/86;H01M4/88
• 代理公司: 濟南圣達專利商標事務所
• 代理人: 張勇

1.一種用于微型燃料電池的復合雙極板，它有基體，其特征是：所述基體上規(guī)則排列有若干個三維微溝道，同時在基體的上表面附著導電層，在導電層上附著保護層；

所述基體為紫外光固化型聚合物導電材料，以高導電銅為導電層，以光亮鎳為抗腐蝕保護層，各三維微溝道平行均勻間隔排列。

2.一種用于制備如權利要求1所述的微型燃料電池復合雙極板的方法，其特征是：它包括如下步驟，

①以電子束直寫光刻和精密微電鑄工藝制備含三維微溝道的金屬模具；

②以石英玻璃為支撐板，對其進行抗粘附的表面預處理；

③采用三維微溝道的逆壓印成型工藝，制作三維微溝道；

④采用雙液法制備銅鎳復合鍍層多層膜，在含不同金屬離子的液體系中分別電刷鍍銅和鎳，即用電刷鍍在所制備的微溝道表面上涂覆高導電金屬銅制導電層；在銅的基底上繼續(xù)電刷鍍涂覆一層較薄的光亮鎳層，充當抗蝕保護層；

⑤對銅鎳復合鍍層進行滲氮表面改性處理，以降低接觸電阻；

⑥將制備的復合雙極板從石英玻璃支撐板分離；

⑦通過激光加工制作反應物和生成物的進出口微孔。

3.根據權利要求2所述的用于制備微型燃料電池復合雙極板的方法，其特征是：所述步驟①中金屬模具的制備方法為，

a.采用電子束直寫光刻系統(tǒng)對電子光刻膠PMMA進行曝光，電子光刻膠體內的曝光區(qū)域為雙極板流場的三維微結構特征；

b.顯影后在電子光刻膠獲得流場三維微結構圖型；

c.將金屬沉積到電子光刻膠的微結構型腔內，形成反型微結構模具；

d.將模具與金屬背襯結合，一方面增加模具剛度，另一方面便于微壓印工藝的使用，完成整個金屬模具的制作。

4.根據權利要求2所述的用于制備微型燃料電池復合雙極板的方法，其特征是：所述步驟②中，表面預處理采用氮氣流和超聲波清洗方法對石英玻璃基片進行清洗，去除油污，清洗后的石英玻璃基片在160-200℃烘箱中烘烤2.5-3.5小時；隨后通過在其表面涂鋪脫模劑進行抗粘附的表面預處理。

5.根據權利要求2所述的用于制備微型燃料電池復合雙極板的方法，其特征是：所述步驟③中，三維微溝道的逆壓印成型按以下步驟制作：

a.在制作完成后的金屬模具表面涂覆脫模劑；

b.向金屬模具澆注液態(tài)基體材料，并使其表面流平；

c.以石英玻璃為支撐板，對其進行抗粘附的表面預處理，將模具和流平處理后的基體材料一起翻轉，壓向石英玻璃支撐板；

d.在透明的玻璃基片一側，使用UV對基體材料進行充分曝光；

e.完全固化后，脫模；

f.在基體材料上復制出雙極板的三維微溝道結構特征。

6.根據權利要求2所述的用于制備微型燃料電池復合雙極板的方法，其特征是：所述步驟④中，鍍銅層采用常用的堿性鍍銅溶液，其配方及工藝條件是：

硫酸銅CuSO₄·5H₂O???????200-300g/L

乙二胺??????????????????150-190ml/L

硝酸銨NH₄NO₃????????????40-60g/L

硫酸鈉Na₂SO₄·5H₂O??????20-40g/L

PH值????????????????????7.5-8

涂覆的金屬銅導電層厚90-110μm。

7.根據權利要求2所述的用于制備微型燃料電池復合雙極板的方法，其特征是：所述步驟④中，鍍鎳層采用快速鎳溶液，其配方及工藝條件是：

硫酸鎳NiSO₄·7H₂O????????200-300/L

羧酸銨鹽?????????????????50-66g/L

醋酸銨CH₃COONH₄??????????20-26g/L

草酸銨(COONH₄)₂·H₂O?????0.05-0.15g/L

氨水NH₃??????????????????含量25％-28％140-160ml/L

PH值?????????????????????7.2-7.5

在銅的基底上涂覆的光亮鎳抗蝕保護層厚20-30μm。