[發(fā)明專利]用于燃料電池的金屬隔板和處理該金屬隔板的表面的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010299972.7
• 申請日: 2010-09-30
• 公開（公告）號: CN102088097A
• 公開（公告）日: 2011-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金世勛;梁酉彰;白碩旼;安承均;柳承乙;具永模;金明煥
• 申請（專利權(quán)）人: 現(xiàn)代自動車株式會社;起亞自動車株式會社;自動車部品研究院
• 主分類號: H01M8/02
• 分類號: H01M8/02;H01M2/16
• 代理公司: 北京尚誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳;李巍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于燃料電池的金屬隔板，其具有高導(dǎo)電性和耐電化學(xué)腐蝕性，并且還涉及處理該金屬隔板的表面的方法。

背景技術(shù)

典型地，用于燃料電池堆的隔板的作用是將氫和空氣或氧供應(yīng)至陽極或陰極，支撐膜電極組件(MEA)和氣體擴(kuò)散層(GDL)，將在陽極處生成的電子傳輸至陰極，并且去除由于生成電而產(chǎn)生的熱和水。

隔板應(yīng)該滿足某些要求。例如，其應(yīng)該具有優(yōu)異的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性、優(yōu)異的化學(xué)性質(zhì)和較低的氫透過性。一種提出的隔板是金屬隔板。典型地，金屬隔板通過將金屬合金加工成金屬片或金屬泡沫的形式，并且用鈀(Pd)、金(Au)、氮化鉻(CrN)、氮化鈦(TiN)涂敷的金屬等處理金屬合金的表面而制造。

然而，金屬隔板的問題是金屬離子可以由于電化學(xué)腐蝕作用而釋放。釋放的金屬離子污染MEA，從而降低離子傳導(dǎo)率，并且導(dǎo)致GDL中形成氧化物，從而阻止氣體穿透電極，因此降低燃料電池的性能。此外，在金屬隔板的表面上可能形成非導(dǎo)電性鈍化膜，從而增加隔板與GDL之間的接觸電阻，其可負(fù)面地影響燃料電池的性能。

一種提出的方法是處理金屬隔板的表面以確保高的耐腐蝕性并且防止氧化膜形成。一種典型使用的表面處理方法是使表面氮化(使用Cr-TiN或CrN)。然而，氮化方法仍然不能提供滿意的耐久性。

在此背景技術(shù)部分中公開的上述信息僅用于增強(qiáng)對本發(fā)明的背景技術(shù)的理解，并且因此其可能含有不形成在本國為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

發(fā)明內(nèi)容

在一個方面，本發(fā)明提供一種用于燃料電池的金屬隔板，該金屬隔板包括在隔板基體的表面上形成的無定形碳膜，該無定形碳膜通過熱處理被碳化以增加sp²的比例，使得該無定形碳膜具有導(dǎo)電性。

在另一個方面，本發(fā)明提供一種處理用于燃料電池的金屬隔板的表面的方法，該方法包括：在隔板基體的表面上形成無定形碳膜；以及通過熱處理使該無定形碳膜碳化以增加sp²的比例，從而使該無定形碳膜具有導(dǎo)電性。

要理解的是本文使用的術(shù)語“車輛”或“車輛的”或其他類似術(shù)語通常包括機(jī)動車，例如，包括多功能運(yùn)動車(SUV)、公共汽車、卡車、各種商務(wù)車的客車，包括各種艇和船的水運(yùn)工具，飛行器等等，并且包括混合動力車、電動車、插入式混合電動車、氫燃料車和其他代用燃料車(例如，來源于石油以外的資源的燃料)。如本文所提到的，混合動力車是具有兩種或多種動力源的車輛，例如，具有汽油動力和電動力的車輛。

以下討論本發(fā)明的上述和其他方面和特征。

附圖說明

現(xiàn)在將參考由附圖所圖示的某些示例性實施方式來詳細(xì)說明本發(fā)明的上述和其他方面和特征，下面這些實施方式僅用于舉例說明，并因此不是對本發(fā)明的限制，并且其中：

圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明示例性的實施方式的用于燃料電池的金屬隔板的表面處理方法的流程圖。

圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明示例性的實施方式的熱處理后所發(fā)生的無定形碳膜的碳鍵合結(jié)構(gòu)的變化的圖。

圖3是顯示典型的隔板的示意圖。

圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明的實施例的金屬隔板樣品的界面接觸電阻的測量的圖。

圖5顯示經(jīng)受本發(fā)明的表面處理方法的金屬隔板的表面的圖像。

應(yīng)當(dāng)理解，所附的附圖并非必然是按比例的，而只是在一定程度上代表用于說明本發(fā)明的基本原理的各種優(yōu)選特征的簡化表示。本文所公開的本發(fā)明的具體設(shè)計特征包括，例如特定尺寸、方向、位置和形狀，將部分取決于具體的既定用途和使用環(huán)境。

在附圖中，涉及相同或等效的本發(fā)明的部分的附圖標(biāo)記貫穿附圖的各個圖。

具體實施方式

以下將參照本發(fā)明的各個實施方式進(jìn)行詳細(xì)說明，其實例在附圖中顯示且在以下說明。盡管本發(fā)明將結(jié)合示例性的實施方式進(jìn)行說明，可以理解本說明書不意在將本發(fā)明限制為那些示例性的實施方式。相反，本發(fā)明意在不僅涵蓋示例性的實施方式，還涵蓋可以包括在由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍中的各種替換形式、變更、等價形式和其他實施方式。

如本領(lǐng)域所公知，碳是地球上最豐富的元素之一，并且起到確定有機(jī)物質(zhì)和無機(jī)物質(zhì)的界限的作用。碳屬于元素周期表中的第4族，并且是一種其內(nèi)殼中沒有電子的獨特元素。此外，碳顯示與屬于同族的硅(Si)、鍺(Ge)等非常不同的特性。