[發明專利]一種耐腐蝕燃料電池的隔板的制備方法

在審

• 申請號: 201910062317.0
• 申請日: 2019-01-17
• 公開（公告）號: CN109742419A
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 汪宏斌;朱一方;劉立起;秦子威;陳卓;周科
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: H01M8/0213
• 分類號: H01M8/0213;H01M8/0228
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種耐腐蝕燃料電池的隔板的制備方法，其特征在于，其具體步驟為：對隔板清洗；配置1?5mol/L的過硫酸銨溶液；然后進行升溫階段，退火階段，石墨烯生長階段，降溫階段，當溫度降低至室溫條件，停止通入氫氣與碳源氣體，通入氬氣，流量為500sccm，并關閉真空泵，持續10?20min，至反應爐腔體壓力達到常壓，得到耐腐蝕燃料電池的隔板。本發明的隔板具有耐腐蝕功能。

技術領域

本發明涉及燃料電池生產技術領域，具體的說，是一種耐腐蝕燃料電池的隔板的制備方法。

背景技術

燃料電池是一種將化學能直接轉化成電能的清潔能源轉換裝置，其中集流體和隔板是氫氧燃料電池的重要組成部分。集流體與隔板通常在陰極與陽極的外側，可以起到支撐催化層和集流的作用。集流體與隔板通常都是采用石墨、金屬加工而成，其中石墨電極石墨隔板的抗腐蝕性能較好，但是其機械加工性能比較差，且抗震性不好，因此隔板較少采用石墨加工。采用金屬集流體隔板可以充分利用金屬優良的機械加工性能，但是由于有電解質溶液的存在，金屬集流體與隔板很容易發生腐蝕，產生金屬離子或者金屬氧化物，一方面會導致極板與電極界面接觸電阻升高，電池輸出性能降低，另一方面，還會污染催化劑層與質子交換膜，造成電池的性能降低。

為了提高金屬集流體與隔板的耐腐蝕性能，很多科學家做過很多研究，例如中國專利公開號105609799A采用氧化銥、氧化鈀、氧化銠等貴金屬進行集流體的表面處理，結果可以抑制金屬集流體與隔板的腐蝕。在金屬集流體鍍貴金屬，可以提高極板的耐腐蝕性能，但是同樣也可能會提高電池的制造成本。還有中國專利申請號201010116762.X在電極表面形成氧化錫-銅鍍層來提高極板耐蝕性。

以上這些現有技術所涉及到氧化物穩定區域有限，電池的使用會受到限制，并且氧化物的導電性不好，同樣會造成集流體與催化層之間的接觸電阻升高。除了貴金屬與金屬氧化物鍍層之外，在極板表面形成碳材料涂層也可以達到良好的效果，碳材料不但可以耐腐蝕，也擁有良好的導電性，是一種有效的提高電極板耐腐蝕性能的措施。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種耐腐蝕燃料電池的隔板的制備方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種耐腐蝕燃料電池的隔板的制備方法，其特征在于，其具體步驟為：

步驟一、對隔板并且依次在丙酮、無水乙醇、去離子水中超聲清洗15-20min，去除表面因加工遺留下的油漬；

隔板選用銅基合金，鎳基合金，不銹鋼中的一種。

步驟二、配置1-5mol/L的過硫酸銨溶液，將步驟一清洗后的隔板在溶液中超聲清洗5-20min，取出隔板用去離子水沖洗干凈，并在氮氣氣氛下進行烘干處理；

步驟三、在化學氣相沉積的反應爐中通入氬氣，氬氣流量為500sccm，持續10min，并將步驟二烘干的隔板轉移到反應爐中，打開真空泵，進行抽真空，待真空度降低至1.0Pa以下時，進行下一步操作，期間真空泵一直保持開啟狀態；此技術步驟的技術優點在于可以將反應爐中的空氣完全清除干凈，避免反應爐中摻入少量氧氣，導致隔板表面被氧化，從而影響后續石墨烯膜的生長。

步驟四、用氫氣替代反應爐中的氬氣，氫氣流量為10-50sccm，持續30分鐘，設置反應爐溫度800-1200℃，加熱速度為10℃/min，此為升溫階段，對應圖4階段1。此技術步驟的技術優點在于可以使反應爐迅速升溫到反應所需溫度，并且達到反應所需的完全氫氣氣氛。

步驟五、將隔板在800-1000℃條件下，保持30-60min，氫氣流量保持10-50sccm，此階段為退火階段，對應圖4中階段2。此技術步驟的技術優點在于可以進一步清潔隔板的表面，基本上可以達到隔板表面的完全干凈無氧化，暴露新鮮的金屬表面。