[發明專利]一種氮化硼/硅烷復合薄膜改性鋁合金雙極板表面的方法

有效

• 申請號: 201810171362.5
• 申請日: 2018-03-01
• 公開（公告）號: CN108441853B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 徐群杰;秦真蘭;曾彥瑋;閔宇霖;沈喜訓
• 申請（專利權）人: 上海電力學院
• 主分類號: C23C22/73
• 分類號: C23C22/73;C23C22/78;C23C22/02;C23F1/36
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙志遠

本發明涉及一種氮化硼/硅烷復合薄膜改性鋁合金雙極板表面的方法，包括以下步驟：1)對鋁合金雙極板進行預處理；2)將預處理后的鋁合金雙極板置于堿性溶液中，進行化學刻蝕；3)將片狀氮化硼加入至有機溶劑中，之后再加入硅烷，水解后得到膠狀物質；4)將膠狀物質刷涂在鋁合金雙極板表面，干燥后，即在鋁合金雙極板表面制得氮化硼/硅烷復合薄膜。與現有技術相比，本發明采用刷涂法在鋁合金雙極板表面制備出了氮化硼/硅烷復合薄膜，極大地提高了鋁合金雙極板在質子交換膜燃料電池模擬液中的耐蝕性能。

技術領域

本發明屬于質子交換膜燃料電池技術領域，涉及一種氮化硼/硅烷復合薄膜改性鋁合金雙極板表面的方法。

背景技術

在當今社會，人類不斷進行工業生產和經濟發展來滿足人類生存的需要，因此，人類對能源的需求也越來越多，同時也帶來了一些問題。目前，傳統能源主要存在兩個問題：一是燃料中的化學能要變成機械能或電能，需受卡諾循環限制，轉化效率僅有33-35％，造成極大的能源浪費；二是傳統能源易產生大量廢水、廢熱、廢氣等，極大地污染了我們賴以生存的自然環境，使人類的生存遭受到巨大的挑戰。因此，找到安全、潔凈的新能源替代傳統能源已經成為全世界面臨的重大課題。

鋁合金的化學性質較為活潑，其表面可以在空氣中形成一層薄而致密的氧化膜。但是，鋁合金也有各種缺點，包括表面硬度低、耐磨性差、腐蝕電位較負、表層氧化膜容易受到強酸和強堿的腐蝕等，它們都嚴重限制了鋁合金的應用。所以，對鋁合金表面改性技術進行研究，可以克服鋁合金表面性能方面的缺點，擴大其應用范圍，延長其使用壽命。隨著科學技術的不斷發展，鋁合金表面改性技術得到了廣泛的研究和發展。

近年來，關于改性質子交換膜燃料電池雙極板材料的研究有很多，但是這些方法通常都存在處理工藝復雜、成本較高、穩定性差等缺點。申請公布號為CN102605319A的中國發明專利公開了一種鋁合金表面改性沉積類金剛石薄膜的方法，該方法采用電弧離子鍍技術，以石墨為陰極靶材，在鋁合金上沉積類金剛石薄膜，將鋁合金基片固定在電弧離子鍍設備真空室內的襯底支架上，并對電弧離子鍍設備真空室抽真空，調節溫度和壓力，在鋁合金表面沉積類金剛石薄膜。該方法過程復雜，且制備條件極為苛刻，需要極高的電壓同時也要在高溫下進行。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種氮化硼/硅烷復合薄膜改性鋁合金雙極板表面的方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種氮化硼/硅烷復合薄膜改性鋁合金雙極板表面的方法，該方法包括以下步驟：

1)對鋁合金雙極板進行預處理；

2)將預處理后的鋁合金雙極板置于堿性溶液中，進行化學刻蝕；

3)將片狀氮化硼加入至有機溶劑中，之后再加入硅烷，水解后得到膠狀物質；

4)將膠狀物質刷涂在鋁合金雙極板表面，干燥后，即在鋁合金雙極板表面制得氮化硼/硅烷復合薄膜。

進一步地，步驟1)中，所述的鋁合金雙極板的預處理方法為：將鋁合金雙極板打磨后，置于丙酮中超聲清洗，再依次用無水乙醇、去離子水沖洗。預處理除去鋁合金雙極板表面的油污和油脂。

進一步地，所述的打磨過程為：依次用600#、1000#、1500#、2000#的水磨砂紙對鋁合金雙極板表面進行打磨，之后用W3.5的金相砂紙進行打磨。

進一步地，步驟2)中，所述的堿性溶液為NaOH溶液，該NaOH溶液中的NaOH的摩爾濃度為0.05-0.15mol/L。

進一步地，步驟2)中，所述的化學刻蝕的工藝條件為：在45-55℃下刻蝕35-45s。刻蝕后用無水乙醇、去離子水超聲清洗，干燥，得到表面羥基化的鋁合金雙極板。