[發明專利]一種超薄金屬雙極板及其制備方法和包含其的燃料電池

在審

• 申請號: 201711229785.X
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN109841865A
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: 呂偉
• 申請（專利權）人: 呂偉
• 主分類號: H01M8/026
• 分類號: H01M8/026;H01M8/1006;H01M8/1007
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立;王灝增

1.一種超薄金屬雙極板的制備方法，其特征在于，包括：

S1)分別制備陰極板和陽極板，通過化學刻蝕技術在所述陰極板和陽極板上制備流場；

S2)將陰極板和陽極板粘結壓合在一起，得到超薄金屬雙極板。

2.根據權利要求1所述的超薄金屬雙極板的制備方法，其特征在于，所述所述步驟S1)包括：

S1-1)將金屬基材通過激光切割或機械沖切的方式裁切出兩片預設尺寸的片材，并在片材的兩端對應的裁切出共六個通孔，在所述片材的上下表面均勻涂覆感光膠，所述兩片片材分別為陰極基板和陽極基板；

S1-2)分別制備具有氧氣流場、氫氣流場和液體流場形狀的膠片；

S1-3)將具有氧氣流場的膠片至于陰極基板的上表面，在紫外燈下曝光2-3分鐘后，置于顯影液中顯影，未曝光部分溶解，露出待刻蝕的不銹鋼區域，用去離子水沖洗、晾干后，放入刻蝕機，以刻蝕液進行刻蝕處理，在陰極基板的上表面刻蝕出具有超細流道的氧氣流場；將具有氫氣流場的膠片至于陽極基板的下表面，在紫外燈下曝光2-3分鐘后，置于顯影液中顯影，未曝光部分溶解，露出待刻蝕的不銹鋼區域，用去離子水沖洗、晾干后，放入刻蝕機，以刻蝕液進行刻蝕處理，在陽極基板的下表面刻蝕出具有超細流道的氫氣流場；將具有液體流場的膠片至于陰極基板的下表面或者陽極基板的上表面，在紫外燈下曝光2-3分鐘后，置于顯影液中顯影，未曝光部分溶解，露出待刻蝕的不銹鋼區域，用去離子水沖洗、晾干后，放入刻蝕機，以刻蝕液進行刻蝕處理，在陰極基板的下表面或者陽極基板的上表面刻蝕出具有超細流道的液體流場；

S1-4)將步驟3)中的陰極基板和陽極基板置于PVD鍍膜設備中，以石墨為靶材，采用磁控濺射離子沉積方法，在工件表面沉積一層厚度1-50nm的類金剛石(DLC)涂層，得到具有超細流道的陰極板和陽極板。

3.根據權利要求2所述的超薄金屬雙極板的制備方法，其特征在于，所述步驟S2)包括：取步驟S1中制得的陰極板和陽極板，在陰極板下表面的邊緣密封區和陽極板上表面的邊緣密封區涂以密封粘結膠，將陰極板和陽極板對齊、貼合，放入壓緊裝置，在室溫-80℃下，壓合0.5-24小時，得到超薄金屬雙極板。

4.根據權利要求2所述的超薄金屬雙極板的制備方法，其特征在于，所述金屬基材為不銹鋼基材或銅基材，所述刻蝕液為FeC l ₃水溶液；所述金屬基材為鈦基材，所述刻蝕液為HF基水溶液。

5.根據權利要求2所述的超薄金屬雙極板的制備方法，其特征在于，所述刻蝕條件為：刻蝕液濃度10-500g/L，刻蝕溫度在30-60℃，刻蝕時間10-60分鐘，刻蝕出的超細流道的深度為20-300微米，所述超細流道的寬度為20-500微米。

6.根據權利要求2-5任一所述的超薄金屬雙極板的制備方法，其特征在于，所述密封粘結膠為硅氧烷密封膠、環氧密封膠或酚醛密封膠；密封粘結膠涂膠方式為刷涂、噴涂或點膠涂膠。

7.一種超薄金屬雙極板，其特征在于，包括：

陰極基板(1)，所述陰極基板(1)的上表面化學刻蝕有具有超細流道的氧氣流場(12)，所述陰極基板(1)上表面設有類金剛石保護層；

陽極基板(2)，所述陽極基板(2)的下表面化學刻蝕有具有超細流道的氫氣流場(22)，所述陽極基板(2)的下表面設有類金剛石保護層，所述陰極基板(1)的下表面與陽極基板(2)的上表面粘合連接；

所述陰極基板(1)的的下表面或者陽極基板(2)的上表面化學刻蝕有具有超細流道的液體流場(32)；

所述超細流道的深度為20-300微米，所述超細流道的寬度為20-500微米。