[發(fā)明專利]一種SnO2膜改性PEMFC用304不銹鋼雙極板及其制備方法

有效

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• 申請日: 2011-07-22
• 公開（公告）號: CN102251237A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐群杰;潘紅濤;云虹;鄧先欽;劉明爽;周羅增
• 申請（專利權(quán)）人: 上海電力學院
• 主分類號: C23C20/08
• 分類號: C23C20/08
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種SnO₂膜改性PEMFC用304不銹鋼雙極板及其制備方法，屬不銹鋼表面改性技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在PEMFC應用領(lǐng)域，由于具有能量轉(zhuǎn)化效率高、低溫啟動、無污染等優(yōu)點，在軍事和便攜式電源等方面有著廣泛的應用前景，也是最有希望取代石化燃料而成為汽車等運載工具的動力源。

雙極板是PEMFC的關(guān)鍵部件之一，占總質(zhì)量的80％，電池堆成本的45％。理想的雙極板材料必須具有高電導、耐腐蝕、低密度，高機械強度、高氣密性及易加工成型等優(yōu)點，因此其性能優(yōu)劣直接影響電池的輸出功率和使用壽命。不銹鋼材料由于化學穩(wěn)定性好、強度高、成本低等優(yōu)點，是最有應用前景的金屬材料。然而，不銹鋼在PEMFC工作環(huán)境下，其表面也會發(fā)生鈍化，長時間處于工作環(huán)境下其也會發(fā)生腐蝕。因此，一種有效的改性方法是十分必要的。

目前國內(nèi)外工作者已對不銹鋼雙極板進行了大量的研究，但各種方法仍存在著一定的不足，如Feng等人通過磁控濺射離子鍍對不銹鋼雙極板進行了改性，雖然耐蝕性較好，但由于方法比較復雜，實用性存在一定限制，因而不易廣泛應用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決上述的技術(shù)問題而提供一種SnO₂膜改性PEMFC用304不銹鋼雙極板及其制備方法，即通過結(jié)合浸漬-提拉法和醇熱法相結(jié)合的方法，在304不銹鋼上制備一層具有微-納米結(jié)構(gòu)的耐蝕性SnO2膜，從而提高不銹鋼雙極板在PEMFC環(huán)境中的耐蝕性。

本發(fā)明的技術(shù)方案

一種SnO₂膜改性PEMFC用304不銹鋼雙極板的制備方法，包括如下制備步驟：

（1）、將SnCl₂·2H₂O，聚乙二醇2000，無水乙醇按一定比例加入磨口錐形瓶中，用恒溫磁力攪拌器，升溫至50℃，磁力攪拌，控制攪拌速率600r/min，2h后形成乳濁液，陳化24h后變?yōu)闊o色透明的溶膠液；

其中，SnCl₂·2H₂O:聚乙二醇2000:無水乙醇為1.6～6.4?g:0.23g:50ml?，優(yōu)選為3.20g:0.23g:50ml；

包裹劑聚乙二醇2000的加入主要是為了防止Sn²⁺發(fā)生團聚；

（2）、基體材料的預處理

試驗用基體材料為10mm×70mm×2mm的304不銹鋼，制備前用金相砂紙#2～#6逐級打磨，對打磨好的基體304不銹鋼用無水乙醇脫脂，并用超聲清洗5min，之后再用去離子水清洗，最后用空氣吹干待用；

其中，此過程為現(xiàn)用現(xiàn)做，即在制備SnO₂膜改性304不銹鋼時再進行此步驟；

（3）、取10ml步驟（1）溶膠放入10ml的小燒杯，對步驟（2）處理好的304不銹鋼進行浸漬-提拉成膜，在提拉中保持勻速，提拉完成待膜自然干后放入100℃烘箱中烘干30min，在304不銹鋼表面形成一層均勻的彩色薄膜，如果需要更厚的薄膜，重復以上步驟至所需的厚度；

其中，在浸漬-提拉過程中，304不銹鋼在溶膠液中浸漬時間為20s，提拉速度為2mm/s；

（4）、將步驟（3）制得的具有彩色薄膜的304不銹鋼放入外殼為不銹鋼，內(nèi)襯為聚四氟乙烯的高壓反應釜中，并向反應釜中加入步驟（1）配置的溶膠液至反應釜體積的70%，密封后控制溫度為150～200℃，時間為1～7h進行反應，反應完后自然冷卻，并用去離子水清洗表面，再空氣吹干后放入100℃烘箱中30min，即可得到SnO₂膜改性PEMFC用304不銹鋼雙極板。

上述的SnO₂膜改性PEMFC用304不銹鋼雙極板的制備方法中，浸漬提拉過程是使溶膠先在不銹鋼表面形成一層膜，以便后面的反應過程中形成的SnO₂膜與不銹鋼結(jié)合的更好。

上述所得的一種SnO₂膜改性PEMFC用304不銹鋼雙極板，在PEMFC環(huán)境中具有優(yōu)良的耐蝕性，從而避免了不銹鋼腐蝕產(chǎn)生金屬陽離子阻斷質(zhì)子交換膜對氫離子的傳導能力。

本發(fā)明的有益效果