[發明專利]一種金屬雙極板及其制備方法以及燃料電池

在審

• 申請號: 201811600358.2
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109560289A
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 上官鵬鵬;王海峰;王利生
• 申請（專利權）人: 浙江鋒源氫能科技有限公司
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M4/88
• 代理公司: 北京煦潤律師事務所 11522
• 代理人: 柴明英

1.一種金屬雙極板，其特征在于，所述金屬雙極板包括：

金屬基板；

交替涂層，沉積在所述金屬基板上；其中，所述交替涂層包括至少兩個依次沉積的單元涂層，且每個所述單元涂層包括過渡涂層和第一導電涂層；

其中，所述過渡涂層與所述金屬基板的結合力大于所述第一導電涂層與所述金屬基板的結合力；

其中，所述交替涂層中的一個單元涂層為第一單元涂層；所述第一單元涂層中的過渡涂層與所述金屬基板接觸。

2.根據權利要求1所述的金屬雙極板，其特征在于，所述過渡涂層為金屬氮化物涂層，優選的，所述金屬氮化物涂層為TiCrN涂層；和/或

所述第一導電涂層為石墨涂層；和/或

所述第一單元涂層中的過渡涂層的厚度為20～200nm；在所述交替涂層中，除了所述第一單元涂層之外的其他單元涂層為第二單元涂層；其中，所述第二單元涂層中的過渡涂層的厚度為1～50nm；優選的，所述第一導電涂層的厚度為1～50nm。

3.根據權利要求1或2所述的金屬雙極板，其特征在于，所述交替涂層中的過渡涂層與第一導電涂層交替沉積；和/或

相鄰的過渡涂層和第一導電涂層之間具有過渡部分；其中，所述過渡部分的成分包括過渡涂層的成分和第一導電涂層中的成分；

其中，當所述過渡涂層為TiCrN涂層、第一導電涂層為石墨涂層時，所述過渡部分的成分包括鈦、鉻、氮及碳。

4.根據權利要求1所述的金屬雙極板，其特征在于，所述金屬雙極板還包括第二導電涂層；其中，所述第二導電涂層沉積在所述交替涂層上；

優選的，所述第二導電涂層的成分包括石墨和第一金屬；其中，所述第二導電涂層具有第一針孔，所述第一針孔由所述第一金屬形成的氧化物封堵；

優選的，所述第二導電涂層中石墨的含量為60～80％；

優選的，所述第一金屬包括鈦和鉻中的一種或兩種；

優選的，所述第二導電涂層，以質量百分數計，包括60～80％的石墨、10～30％的鈦、2～10％的鉻；

優選的，所述第二導電涂層的厚度為20nm～5μm。

5.根據權利要求4所述的金屬雙極板，其特征在于，所述金屬雙極板還包括疏水層；其中，所述疏水層設置在所述第二導電涂層上；

優選的，所述疏水層的成分包括PTFE。

6.一種金屬雙極板的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

預處理：對金屬基板進行預處理操作，提高金屬基板的清潔度及表面粗糙度；

沉積交替涂層：在所述金屬基板的表面沉積交替涂層；其中，所述交替涂層包括至少兩個依次沉積的單元涂層，且每個所述單元涂層包括過渡涂層和第一導電涂層；其中，所述過渡涂層與金屬基板的結合力大于第一導電涂層與金屬基板的結合力；交替涂層中的一個單元涂層為第一單元涂層；所述第一單元涂層中的過渡涂層與所述金屬基板接觸；

優選的，所述預處理的步驟包括：

第一步預處理：對金屬基板依次進行除油、刻蝕、清洗、干燥處理；優選的，采用氫氧化鈉溶液對金屬基板進行第一次除油處理、采用酒精對金屬基板進行第二次除油處理、采用酸對除油處理后的金屬基板刻蝕處理；

第二步預處理：在真空狀態下，對所述金屬基板進行離子濺射；

優選的，所述第二步預處理的步驟具體為：在真空室中，加熱所述金屬基板，通入工作氣體，設置負偏壓，對所述金屬基板進行離子濺射；優選的，所述真空室的真空度3×10^-3Pa～6×10^-3Pa；工作氣體為惰性氣體或氮氣；工作氣體的壓力為0.5～1.5Pa；負偏壓設定成-200～-2500V；所述金屬基板的溫度為150～300℃；離子濺射時間為3～45min；

優選的，所述第二步預處理的步驟在偏壓磁控多弧離子鍍膜設備中進行。