[發(fā)明專利]一種電極涂層的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810358042.0
• 申請(qǐng)日: 2018-04-20
• 公開（公告）號(hào): CN108531856B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖斌;歐陽(yáng)曉平;張豐收;張旭;吳先映
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京師范大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C14/06
• 分類號(hào): C23C14/06;C23C14/32;C23C14/02
• 代理公司: 北京名華博信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11453
• 代理人: 李冬梅;苗源

本發(fā)明公開了一種電極涂層的制備方法，包括以下步驟：1S：利用氣體離子源對(duì)電極基體表面進(jìn)行高低能交替清洗；2S：以碳靶為陰極，利用凱賽奧弧磁過濾沉積方法在所述電極基體上進(jìn)行電極涂層的沉積。該方法沉積速率高，成本低，能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的卷對(duì)卷生產(chǎn)。采用該方法制備的電極涂層為四面體非晶形碳與含氫DLC的混合摻雜結(jié)構(gòu)；該涂層具備高耐腐蝕性，比含氫DLC具備更高的耐溫特性；同時(shí)具有高導(dǎo)電性，并且膜層致密性好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于燃料電池電極生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及一種電極涂層的制備方法。

背景技術(shù)

據(jù)報(bào)道，法國(guó)能源部長(zhǎng)Nicolas Hulot表示：從2040年開始，法國(guó)將全面停止出售汽油車和柴油車。法國(guó)計(jì)劃將在2050年之前成為無碳國(guó)家。而在去年6月，荷蘭提出“2025年開始禁止汽油和柴油車”的建議也得到了國(guó)會(huì)支持。去年10月，在汽車巨頭云集的德國(guó)，參議院通過了一項(xiàng)決議，規(guī)定2030年之后禁止銷售燃油車。電動(dòng)汽車是未來的解決方案之一，但鋰電池因能量存儲(chǔ)密度的原因，續(xù)航能力一直是其真正大規(guī)模被應(yīng)用的瓶頸。

燃料電池是未來解決電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航能力最有潛力的電池種類。燃料電池是一種不燃燒燃料而直接以電化學(xué)反應(yīng)方式將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿母咝Оl(fā)電裝置。發(fā)電的基本原理是：電池的陽(yáng)極(燃料極)輸入氫氣(燃料)，氫分子(H₂)在陽(yáng)極催化劑作用下被離解成為氫離子(H⁺)和電子(e^-)，H⁺穿過燃料電池的電解質(zhì)層向陰極(氧化極)方向運(yùn)動(dòng)，e^-因通不過電解質(zhì)層而由一個(gè)外部電路流向陰極；在電池陰極輸入氧氣(O₂)，氧氣在陰極催化劑作用下離解成為氧原子(O)，與通過外部電路流向陰極的e^-和燃料穿過電解質(zhì)的H⁺結(jié)合生成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的水(H₂O)，完成電化學(xué)反應(yīng)放出熱量。這種電化學(xué)反應(yīng)與氫氣在氧氣中發(fā)生的劇烈燃燒反應(yīng)是完全不同的，只要陽(yáng)極不斷輸入氫氣，陰極不斷輸入氧氣，電化學(xué)反應(yīng)就會(huì)連續(xù)不斷地進(jìn)行下去，e^-就會(huì)不斷通過外部電路流動(dòng)形成電流，從而連續(xù)不斷地向汽車提供電力。與傳統(tǒng)的導(dǎo)電體切割磁力線的回轉(zhuǎn)機(jī)械發(fā)電原理也完全不同，這種電化學(xué)反應(yīng)屬于一種沒有物體運(yùn)動(dòng)就獲得電力的靜態(tài)發(fā)電方式。因而，燃料電池具有效率高、噪音低、無污染物排出等優(yōu)點(diǎn)，這確保了燃料電池汽車成為真正意義上的高效、清潔汽車。但燃料電池關(guān)鍵技術(shù)之一在于電極的壽命，因電池內(nèi)部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)所以其因部分反應(yīng)產(chǎn)生H₂SO₄和HF，電極表面因在酸性環(huán)境下容易發(fā)生腐蝕，嚴(yán)重影響電極的壽命。現(xiàn)在關(guān)于在電極表面鍍膜處理的方法研究較少，很少類似相關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在解決上面描述的問題。本發(fā)明的目的是提供一種電極涂層的制備方法。該方法沉積速率高，成本低，能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的卷對(duì)卷生產(chǎn)。采用該方法制備的電極涂層為四面體非晶形碳與含氫DLC的混合摻雜結(jié)構(gòu)；該涂層具備高耐腐蝕性，比含氫DLC具備更高的耐溫特性；同時(shí)具有高導(dǎo)電性，并且膜層致密性好。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種電極涂層的制備方法，包括以下步驟：

1S：利用氣體離子源對(duì)電極基體表面進(jìn)行高低能交替清洗；

2S：以碳靶為陰極，利用凱賽奧弧磁過濾沉積方法在所述電極基體上進(jìn)行電極涂層的沉積。

其中，所述凱賽奧弧磁過濾沉積方法具體為：使所述碳靶產(chǎn)生的碳離子依次穿過第一強(qiáng)脈沖線包、抑制線包和磁過濾彎管。

其中，所述磁過濾彎管上依次設(shè)置有第二強(qiáng)脈沖線包、中間線包和高脈沖散焦線包。

其中，

設(shè)置所述第一強(qiáng)脈沖線包的頻率0.1～100Hz，電流為0.1～50A；

設(shè)置所述抑制線包的頻率為0.1～200Hz，電流為0.1～10A；