[發(fā)明專利]燃料電池板的表面的涂覆方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010165887.1
• 申請(qǐng)日: 2010-04-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101872862A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: W·李;P·劉;J·J·金克;C·周;T·T·薩爾格羅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司
• 主分類號(hào): H01M4/88
• 分類號(hào): H01M4/88;H01M8/02;H01M4/86;H01M8/10
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 曹小剛;李連濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總地涉及燃料電池，更特別地涉及燃料電池板的表面的涂覆方法。

背景技術(shù)

雙極板是PEM(質(zhì)子電解質(zhì)膜)燃料電池中的一個(gè)部件。該雙極板占據(jù)總重量的約80％，構(gòu)成電池堆成本的45％。該雙極板通常經(jīng)構(gòu)造以將反應(yīng)物均勻地再分布在整個(gè)活性區(qū)域上，從活性區(qū)域中除熱，并將電流從一個(gè)電池收集和傳送到另一個(gè)，以及防止反應(yīng)物和冷卻劑的泄露。此外，該雙極板提供了結(jié)構(gòu)支撐以將該燃料電池堆保持在一起。雙極板的另一個(gè)作用是水管理，即保持MEA(膜電極組件)潮濕但不溢流。

發(fā)明內(nèi)容

此處公開(kāi)了燃料電池板的表面的涂覆方法。該方法包括：形成包括用至少一種官能團(tuán)改性的金屬氧化物的溶膠凝膠混合物，此處該至少一種官能團(tuán)經(jīng)構(gòu)造以改進(jìn)粘合性；和在該混合物中添加用親水官能團(tuán)改性的碳，由此形成懸浮體。將該懸浮體施加到該燃料電池板的該表面上，并活化以在該燃料電池板的該表面上形成導(dǎo)電性的多孔親水膜(porous，hydrophilic?and?conductive?film)。

本發(fā)明經(jīng)一步體現(xiàn)在如下方面：

1.燃料電池板的表面的涂覆方法，所述方法包括：

形成包含金屬氧化物的溶膠凝膠混合物，所述金屬氧化物被用至少一種經(jīng)構(gòu)造以改進(jìn)粘合性的官能團(tuán)改性；

在所述混合物中添加用親水官能團(tuán)改性的碳，由此形成懸浮體；

將所述懸浮體施加到所述燃料電池板的所述表面上；和

活化所述懸浮體以在所述燃料電池板的所述表面上形成導(dǎo)電的多孔親水膜。

2.方面1的方法，進(jìn)一步包括通過(guò)表面蝕刻方法、電鍍方法、基于蒸氣的方法或其組合對(duì)所述燃料電池板的所述表面進(jìn)行預(yù)處理。

3.方面1的方法，其中形成所述混合物包括由所述金屬氧化物的至少一種前體產(chǎn)生所述溶膠凝膠混合物，所述至少一種前體是包括所述至少一種官能團(tuán)的金屬醇鹽前體；以及其中所述至少一種官能團(tuán)選自由酰胺、丙烯酸類、環(huán)氧化物、烷基脲及其組合構(gòu)成的組。

4.方面1的方法，其中所述混合物是通過(guò)以下產(chǎn)生的：

混合預(yù)設(shè)量的鹽酸和在甲醇中的N-(三乙氧基甲硅烷基丙基)脲，由此產(chǎn)生溶液；和

在所述溶液中添加預(yù)設(shè)量的原硅酸四甲酯，由此形成二氧化硅溶膠凝膠。

5.方面1的方法，其中存在于所述金屬氧化物溶膠凝膠混合物中的所述金屬氧化物選自二氧化硅、二氧化鈦、二氧化錫、氧化鉭、二氧化鉿、二氧化鋯、二氧化鈮、氧化鉬、氧化銥、氧化釕、氧化鋁及其組合。

6.方面1的方法，其中所述親水官能團(tuán)選自由以下構(gòu)成的組：磺酸基團(tuán)、磷酸基團(tuán)、苯磺酸基團(tuán)、OR、COR、COOR、OCOR、COOM、鹵素、CN、NR₂、SN、SO₃H、SO₃M、NR(COR)、CONR₂、NO₂、PO₃H₂、PO₃HM、NR₃⁺X^-和PR₃⁺X^-；其中R獨(dú)立地選自H、C1-C20烷基、或芳基；n是1～8的整數(shù)；M是金屬(Na、K、Li等)；X-是鹵素陰離子或源自礦物酸或有機(jī)酸的陰離子；HG(Ar)-，其中-表示與碳組分的鍵，HG是選自以下的親水基團(tuán)：OR、COR、COOR、OCOR、COOM、鹵素、CN、NR₂、SN、SO₃H、SO₃M、NR(COR)、CONR₂、NO₂、PO₃H₂、PO₃HM、NR₃⁺X^-和PR₃⁺X^-；其中R獨(dú)立地選自H、C1-C20烷基、或芳基；n是1～8的整數(shù)；M是金屬(Na、K、Li等)；X^-是鹵素陰離子或源自礦物酸或有機(jī)酸的陰離子，Ar是選自由以下構(gòu)成的組的芳香基團(tuán)：苯基、萘基、蒽基、菲基、聯(lián)苯基、吡啶基、和苯甲基；及其組合。

7.方面1的方法，其中活化所述懸浮體是通過(guò)以下實(shí)現(xiàn)的：

干燥所述在其上施加有所述懸浮體的燃料電池板；和

將所述經(jīng)干燥的燃料電池板浸漬在預(yù)設(shè)溫度下的水中預(yù)設(shè)時(shí)間。

8.方面7的方法，其中干燥所述在其上施加有所述懸浮體的燃料電池板是通過(guò)以下實(shí)現(xiàn)的：