[發(fā)明專(zhuān)利]燃料電池的隔膜的涂覆方法及燃料電池的隔膜

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610060125.2
• 申請(qǐng)日: 2016-01-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106702346A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金甫炅;梁酉彰;白碩玟;李致承;崔光勛;呂寅雄;徐知延;桑賈伊·馬瑟;雅庫(kù)普·格努呂;安德烈亞斯·梅滕伯格爾;托馬斯·菲舍爾
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 現(xiàn)代自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社;科隆大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C23C16/32
• 分類(lèi)號(hào): C23C16/32;C23C16/513;H01M8/0245
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司11240
• 代理人: 陳鵬,李靜

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引證

本申請(qǐng)要求于2015年11月16日提交的韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?0-2015-0160340的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，通過(guò)引證將其全部結(jié)合于本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)涉及涂覆燃料電池的隔膜的方法以及燃料電池的隔膜。

背景技術(shù)

這個(gè)部分中的陳述僅提供與本公開(kāi)有關(guān)的背景信息并且可能不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。

燃料電池堆可以被分成重復(fù)堆疊的部分，諸如電極膜、隔膜、氣體擴(kuò)散層、和墊圈，以及非重復(fù)部分，諸如嚙合堆疊模塊所需要的嚙合系統(tǒng)，用于保護(hù)堆疊體(堆疊，stack)的外殼，用于提供與車(chē)輛接口的部分，以及高電壓連接器。燃料電池堆是氫與空氣中的氧起反應(yīng)以發(fā)出電、水和熱的系統(tǒng)。在這樣的燃料電池堆中，高壓電、水和氫共存于同一地點(diǎn)，并且因此其具有挑戰(zhàn)。

具體地，在燃料電池隔膜的情況下，因?yàn)樵谌剂想姵氐牟僮髌陂g產(chǎn)生的正氫離子直接與其接觸，所以非常需要耐腐蝕的特性。當(dāng)使用沒(méi)有表面處理的金屬隔膜時(shí)，出現(xiàn)金屬腐蝕并且金屬表面上產(chǎn)生的氧化物起到電絕緣體的作用，從而導(dǎo)致導(dǎo)電性劣化。此外，在那個(gè)時(shí)候解離和釋放的正金屬離子污染MEA(膜電極組件)，從而導(dǎo)致燃料電池的性能劣化。

在碳類(lèi)隔膜(當(dāng)前用作燃料電池隔膜)的情況下，存在以下風(fēng)險(xiǎn)，即其處理期間產(chǎn)生的裂紋可能留在燃料電池的內(nèi)部，所以考慮到其強(qiáng)度和氣體滲透性在形成薄膜上存在困難，并且在可加工性等方面具有問(wèn)題。

在金屬隔膜的情況下，盡管由于其優(yōu)異的延展性而示出有利的可塑性和生產(chǎn)率并且允許薄膜形成和堆疊體的尺寸縮小，但由于腐蝕其可能引起MEA的污染并且由于其表面上形成氧化膜而導(dǎo)致接觸電阻增加，從而導(dǎo)致堆疊體的性能的劣化。

發(fā)明內(nèi)容

本公開(kāi)的示例性形式提供一種涂覆燃料電池的隔膜的方法。

本公開(kāi)的另一個(gè)示例性形式提供燃料電池的隔膜。

根據(jù)本公開(kāi)的示例性形式的燃料電池的隔膜的涂覆方法包括：使金屬碳化物前驅(qū)物(前體，前驅(qū)體，precursor)蒸發(fā)以獲得前驅(qū)物氣體；將包含前驅(qū)物氣體的形成金屬碳化物涂覆層的氣體引入反應(yīng)室中；并且將電壓施加至反應(yīng)室使得前驅(qū)物氣體變?yōu)榈入x子態(tài)，從而在基片(基底，基板，substrate)的任一表面或兩個(gè)表面上形成金屬碳化物涂覆層。

金屬碳化物前驅(qū)物可以包括具有取代或未取代的環(huán)戊二烯基基團(tuán)的化合物。

金屬碳化物可以是碳化鈦、碳化鉻、碳化鉬、碳化鎢、碳化銅或者碳化鈮等。

金屬碳化物前驅(qū)物可以包括由化學(xué)式1表示的化合物。

[化學(xué)式1]

在此，Me可以是Ti、Cr、Mo、W、Cu或Nb，

R¹至R³獨(dú)立地是取代或未取代的C1至C30烷基基團(tuán)、C3至C30環(huán)烷基基團(tuán)、C6至C30芳基基團(tuán)、C2至C30雜芳基基團(tuán)、C1至C10烷氧基基團(tuán)、C1至C10氨基烷基基團(tuán)，

n是0至4，

R⁴是C1至C30烷基基團(tuán)，當(dāng)n是2或更大時(shí)，多個(gè)R⁴可以是彼此相等的或者彼此不同的。

金屬碳化物前驅(qū)物可以包括(三甲基)五甲基環(huán)戊二烯基鈦、環(huán)戊二烯基(環(huán)庚三烯基)鈦、三(二甲基氨基)環(huán)戊二烯基鈦(tris(dimethylamino)titanium cyclopentadienylide)、或環(huán)戊二烯基三(異丙醇)鈦(cyclopentadienyl tris(isopropoxide)titanium)。

金屬碳化物前驅(qū)物可以在50℃至100℃的溫度范圍內(nèi)被蒸發(fā)以獲得前驅(qū)物氣體。

金屬碳化物涂覆層可以在80℃至150℃的溫度范圍內(nèi)形成。

根據(jù)示例性形式的燃料電池的隔膜通過(guò)上述方法獲得并且包括基片和形成在基片的一個(gè)表面或兩個(gè)表面上的金屬碳化物涂覆層，其中金屬碳化物涂覆層包括5at％至50at％的金屬碳化物和0.01at％至15at％的金屬氧化物。

金屬碳化物涂覆層的厚度可以是在50nm至1000nm的范圍內(nèi)。

根據(jù)本公開(kāi)的示例性形式，可以在低溫下形成涂覆層，從而減少基片的變形。

根據(jù)本公開(kāi)的示例性形式，可以在低溫下形成涂覆層，從而節(jié)省生產(chǎn)成本。

根據(jù)本公開(kāi)的示例性形式，可以通過(guò)PECVD(等離子體增強(qiáng)的化學(xué)氣相沉積)方法形成涂覆層，并且因此即使在大面積和大規(guī)模生產(chǎn)的情況下也形成涂覆層。