[發明專利]一種提高燃料電池用鍍碳化鉻不銹鋼雙極板耐蝕性的方法

無效

• 申請號: 201210593260.5
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN103060783A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 黃乃寶;梁成浩;于宏;王宏宇;段曉明
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: C23C22/05
• 分類號: C23C22/05;H01M8/02
• 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;李洪福

技術領域

本發明屬于質子交換膜燃料電池技術領域，尤其涉及不銹鋼雙極板，特別涉及表面鍍有碳化鉻涂層的不銹鋼雙極板。

背景技術

雙極板是燃料電池關鍵部件之一，它一般包括極板和流場。現有技術中，為解決薄層不銹鋼雙極板在PEMFC環境下存在的腐蝕問題，有對薄層不銹鋼雙極板進行表面改性處理的方法。國內外公開的文獻中，這方面的研究集中在貴金屬鍍層和利用多弧鍍膜技術制備導電涂層上。碳化物涂層由于具有諸多優點已在質子交換膜燃料電池雙極板的表面改性中應用，但由于制備技術的限制，該膜層總存在一些微孔，導致改性后雙極板的耐蝕性還存在一定的問題。因此，提高鍍碳化物不銹鋼雙極板在電池環境下的耐蝕性，又不影響其電性能是本領域的一個需解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種提高鍍碳化鉻不銹鋼雙極板耐蝕性的方法。

本發明的技術方案是：一種提高質子交換膜燃料電池鍍碳化鉻不銹鋼雙極板耐蝕性的方法，包括將鍍碳化鉻不銹鋼雙極板進行脫油、脫脂處理和鈍化處理，其特征在于所述鈍化處理是將經過脫油、脫脂處理的碳化鉻不銹鋼雙極板置于CeCl₃+H₂O₂的鈍化液中處理，然后沖洗、吹干得到鈍化后的鍍碳化鉻不銹鋼雙極板。

本發明所述一種提高燃料電池用鍍碳化鉻不銹鋼雙極板耐蝕性的方法，其特征在于所述CeCl₃+H₂O₂的鈍化液中CeCl₃的濃度范圍為5g/L～9g/L；H₂O₂的濃度范圍為：9.79mmol/L～58.76mmol/L。

本發明所述一種提高燃料電池用鍍碳化鉻不銹鋼雙極板耐蝕性的方法，其特征在于所述鈍化處理的鈍化液的溫度為20℃～30℃。

本發明所述一種提高燃料電池用鍍碳化鉻不銹鋼雙極板耐蝕性的方法，其特征在于所述鍍碳化鉻不銹鋼雙極板在鈍化液中鈍化處理的時間為15min～25min。

本發明具有如下有益效果：

1、經本發明處理后鍍碳化鉻不銹鋼雙極板在模擬質子交換膜燃料電池陰陽極環境中的腐蝕電流密度顯著降低。

2、本發明僅對不銹鋼雙極板表面鍍膜進行鈍化處理，不改變極板的主體，因而不影響其機械強度。

3.本發明利用含稀土離子的溶液對鍍碳化鉻不銹鋼雙極板進行鈍化，制備工藝簡單，加工成本低，對降低質子交換膜燃料電池雙極板的生產成本、加速其商業化進程具有重要的實際意義。

4．本發明使用的化學鈍化液不含有毒、有害離子，不會造成污染。

5．本發明具有廣泛的應用前景。將鍍膜后的不銹鋼雙極板直接在溶液進行簡單鈍化，能顯著提高不銹鋼雙極板的耐蝕性，可批量生產，對即將進入商業市場的燃料電池而言，具有廣闊的應用前景。本發明適用于低溫燃料電池用鍍膜不銹鋼雙極板的表面改性，特別適用質子交換膜燃料電池薄層鍍碳化鉻不銹鋼雙極板的表面改性。

附圖說明

本發明有附圖二幅，其中

圖1是用本發明的方法改性處理的鍍碳化鉻不銹鋼雙極板和不做鈍化處理的鍍碳化鉻不銹鋼雙極板在模擬電池陽極環境（溫度80℃，腐蝕液0.5mol/LH₂SO₄+2ppmF^-溶液，連續通H₂）中的極化曲線對比圖。

圖2是用本發明的方法改性處理的鍍碳化鉻不銹鋼雙極板和不做鈍化處理的鍍碳化鉻不銹鋼雙極板在模擬電池陰極環境（溫度80℃，腐蝕液0.5mol/LH₂SO₄+2ppm?F^-溶液，連續通空氣）中的極化曲線對比圖。

附圖中，黑色矩形點的曲線是未經過處理的鍍碳化鉻不銹鋼雙極板的極化曲線，其余曲線，均是采用本發明的方法鈍化處理后的鍍碳化鉻不銹鋼雙極板的極化曲線。

具體實施方式

鈍化液為CeCl₃+H₂O₂鈍化液，鈍化液中CeCl₃的濃度范圍為5g/L～9g/L，H₂O₂的濃度范圍為：9.79mmol/L～58.76mmol/L。鈍化液的溫度為20℃～30℃。處理時間為15min～25min。