[發(fā)明專利]一種燃料電池用雙極板及其表面氮鎳鉻薄膜制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810086375.9
• 申請日: 2008-03-25
• 公開（公告）號: CN101257119A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林國強;吳博;吳愛民;夏元化;潘學(xué)民;王存山
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M8/02;H01M4/88;C23C14/34;C23C14/38;C23C14/06
• 代理公司: 大連八方知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 衛(wèi)茂才

1.一種燃料電池用雙極板，由不銹鋼薄板雙極板基材(1)及與其連接的兩側(cè)表面改性薄膜(2)、(3)構(gòu)成；其特征在于，表面的改性薄膜(2)、(3)是氮鎳鉻薄膜，薄膜的厚度為0.1μm-5μm，基材(1)與改性薄膜(2)、(3)間的連接是材料在原子尺度上的連續(xù)匹配連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池用雙極板，其特征在于，所述的氮鎳鉻薄膜是成分均勻的氮鎳鉻單層膜，氮的相對原子百分含量為0％-55％，鎳在金屬元素中的相對原子百分含量為0％-90％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池用雙極板，其特征在于，所述的氮鎳鉻薄膜是成分隨厚度呈交替的周期性變化的氮鎳鉻納米多層薄膜，氮的原子百分含量在0％-33％與33％-55％間交替階躍變化，交替階躍變化的單元層周期厚度為10nm-200nm。

4.制造權(quán)利要求1所述的一種燃料電池用雙極板的表面氮鎳鉻薄膜的制備方法，是用電弧離子鍍技術(shù)在雙極板基材表面沉積氮鎳鉻薄膜的制備方法，包括如下工藝過程：將不銹鋼雙極板薄板基材經(jīng)超聲清洗并烘干處理后，安放于電弧離子鍍的真空室中，由真空系統(tǒng)將真空室真空抽到5×10^-3Pa，之后充入工作氣體、啟動陰極靶電弧并加偏壓開始進(jìn)行基板鈍化膜去除處理；然后降低偏壓到-300V--500V，調(diào)整工作氣壓到0.2Pa-0.8Pa，同時調(diào)整弧流、送入反應(yīng)氣體氮氣開始進(jìn)行薄膜沉積過程，沉積時間為20min-120min，再經(jīng)過充分爐冷然后放開真空取出已鍍膜的雙極板；其特征在于，基板鈍化膜去除處理采用離子濺射的方法進(jìn)行，薄膜沉積過程采用調(diào)整弧流的匹配方法進(jìn)行，鉻靶弧電流與鎳鉻靶的弧電流比例為1A/2A-2A/1A。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種燃料電池用雙極板的表面氮鎳鉻薄膜制備方法，其特征在于，所述離子濺射的離子來自于惰性氣體的輝光放電等離子體，為此充入的工作氣體為惰性氣體氬，氣壓為0.3Pa-5Pa。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種燃料電池用雙極板的表面氮鎳鉻薄膜制備方法，其特征在于，所述離子濺射的離子來自于金屬靶材電弧蒸發(fā)的弧光放電等離子體，為此啟動的陰極靶電弧為純鉻金屬靶電弧和鎳鉻合金靶電弧，鎳鉻合金靶的成分為Ni₉₀Cr₁₀-Ni₁₀Cr₉₀，弧電流為0A-80A，加偏壓為-500V--1500V。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種燃料電池用雙極板的表面氮鎳鉻薄膜制備方法，其特征在于，所述離子濺射的離子來自于惰性氣體的輝光放電等離子體和金屬靶材電弧蒸發(fā)的弧光放電等離子體，充入的工作氣體為惰性氣體氬，氣壓為0.3Pa-5Pa，啟動的陰極靶電弧為純鉻金屬靶電弧和鎳鉻合金靶電弧，鎳鉻合金靶的成分為Ni₉₀Cr₁₀-Ni₁₀Cr₉₀，弧電流為0A-80A，加偏壓為-500V--1500V。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種燃料電池用雙極板的表面氮鎳鉻薄膜制備方法，其特征在于：所述調(diào)整弧電流采用隨鍍膜的時間弧流變化的方法進(jìn)行，從鍍膜開始到結(jié)束電弧蒸發(fā)電流在35A-150A間變化。

9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種燃料電池用雙極板的表面氮鎳鉻薄膜制備方法，其特征在于：所述送入反應(yīng)氣體采用隨鍍膜的時間間歇式送入的方法進(jìn)行，送入量為5sccm-400sccm，送斷時間周期為1min-10min。