[發明專利]含Mo氮化物表面改性燃料電池不銹鋼雙極板及制造方法

有效

• 申請號: 200910188059.7
• 申請日: 2009-10-22
• 公開（公告）號: CN101694879A
• 公開（公告）日: 2010-04-14
• 發明（設計）人: 孫俊才;季世軍;李嵩;文鐘晟
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M8/02;H01M4/88;B32B5/14;C22C38/58;C22C38/50;C22C38/48;C22C38/44;C22C38/42;C22C38/40;C22C30/00;C22C30/02;C23C8/38
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 高永德

1.含Mo氮化物表面改性燃料電池不銹鋼雙極板，包括奧氏體不銹鋼薄板制成的雙極板及其表面改性層，其特征在于所述表面改性層包括表層改性層和次表層合金化擴散層，表層改性層為高導電性和耐蝕性的Mo氮化物，次表層合金化擴散層為Mo、N的擴散固溶體。

2.根據權利要求1所述的含Mo氮化物表面改性燃料電池不銹鋼雙極板，其特征在于，所述Mo氮化物表層改性層為單相MoN、單相Mo₂N和單相Mo₃N₂中的任意一種或上述相的混合物；所述次表層合金化擴散層Mo和N質量濃度從緊鄰表層改性層處的高濃度逐漸降低過渡到不銹鋼雙極板基體的Mo、N含量，所述Mo和N質量濃度在緊鄰表層改性層的高濃度處Mo為10wt％～40wt％，N為0.4wt％～2wt％。

3.根據權利要求2所述的含Mo氮化物表面改性燃料電池不銹鋼雙極板，其特征在于，所述奧氏體不銹鋼薄板的合金含量按重量百分比，Cr為15-25％，Ni為5-28％，Mo為0-4％，Mn為0～15％，Ti為0～1％，Cu為0～3％，Nb為0-2％，其余為Fe。

4.根據權利要求3所述的含Mo氮化物表面改性燃料電池不銹鋼雙極板，其特征在于，所述鐵基合金奧氏體不銹鋼薄板的厚度為0.1～3mm，表層改性層厚度為1～40μm，次表層合金化擴散層的厚度為1-50μm。

5.含Mo氮化物表面改性燃料電池不銹鋼雙極板的制造方法，包括將奧氏體不銹鋼薄板制備成帶有流體流道和通道的半成品雙極板和對半成品雙極板的表面改性處理，其特征在于所述對半成品雙極板的表面改性處理包括以下步驟：

a)將半成品雙極板的表面置于含Mo等離子氣氛的密封體內，在含Mo等離子氣氛中對半成品雙極板施加600-950V直流或脈沖直流電壓，在溫度700～1150℃下，處理0.5～8小時，獲得高Mo的合金化層，其中，所述含Mo等離子氣氛是：將金屬Mo源置于密封體內，向Mo源施加400-900V直流電壓，電流密度為0.1～15mA/cm²，工作氣壓為0.01～2kPa，用氫氣H₂或氬氣Ar轟擊金屬Mo源獲得的含Mo等離子氣氛；

b)然后將經過步驟a處理的半成品雙極板置于含氮等離子氣氛的密封體內，對經過步驟a處理的半成品雙極板施加500-900V直流或者脈沖直流電壓，電流密度為0.1～6mA/cm²，在0.1～3kPa氣壓下處理，處理溫度為400-900℃，處理時間為0.5～6小時，形成Mo氮化物表層改性層以及表層改性層下的Mo、N擴散固溶體次表層合金化擴散層，所述含氮的等離子氣氛是：工作氣體是N₂和H₂的混合氣體，按體積比，混合氣體中N₂氣體含量在5～50％。

6.根據權利要求5所述的含Mo氮化物表面改性燃料電池不銹鋼雙極板的制造方法，其特征在于，所述含氮的等離子氣氛的工作氣體是氨氣。