[發明專利]一種用于燃料電池的導電耐蝕鈦制金屬雙極板及制備方法

在審

• 申請號: 202010125625.6
• 申請日: 2020-02-27
• 公開（公告）號: CN111342073A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 秦林;吳玉程;張瑩;武晶晶;王振霞;田林海;林乃明
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: H01M8/0206
• 分類號: H01M8/0206;H01M8/0228;C23C8/30;C23C8/02
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

1.一種用于燃料電池的導電耐蝕鈦制金屬雙極板，其特征在于，所述金屬雙極板是由金屬雙極板基體和導電耐腐蝕層組成，所述金屬雙極板基體的材料為純鈦，厚度為0.1-0.3mm，所述導電耐腐蝕層是以TiC和TiN為主相的碳氮共滲層，厚度為0.5-5 μm。

2.根據權利要求1所述的一種用于燃料電池的導電耐蝕金屬鈦制雙極板，其特征在于，所述導電耐腐蝕層的組成成分從所述導電耐腐蝕層的表面向所述金屬雙極板基體方向呈連續梯度變化。

3.一種用于燃料電池的導電耐蝕鈦制金屬雙極板的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)對所述金屬雙極板的表面進行預處理，清洗所述金屬雙極板的表面；

(2)把經過所述步驟(1)預處理后的潔凈的所述金屬雙極板作為工件極，石墨作為源極，放入等離子表面合金化爐的真空腔內，進行抽真空，然后對所述金屬雙極板的表面進行離子濺射清洗；

(3)開啟所述源極和所述工件極的電源，適時通入微量氮氣，對所述步驟(2)得到的所述金屬雙極板進行等離子表面合金化，從而在所述金屬雙極板表面制備碳氮共滲層。

4.根據權利要求3所述的用于燃料電池的導電耐蝕鈦制金屬雙極板的制備方法，其特征在于，在所述步驟(1)中，所述預處理的步驟包括：先用砂紙對所述金屬雙極板表面進行打磨，然后采用拋光機進行拋光，再采用蒸餾水進行沖洗，接著將所述金屬雙極板分別浸入乙醇和丙酮溶液中進行超聲清洗，然后烘干，得到清潔的所述金屬雙極板。

5.根據權利要求3所述的用于燃料電池的導電耐蝕鈦制金屬雙極板的制備方法，其特征在于，在所述步驟(2)中，所述石墨為高純石墨，純度≥99.9％。

6.根據權利要求3所述的用于燃料電池的導電耐蝕鈦制金屬雙極板的制備方法，其特征在于，在所述步驟(2)中，所述進行抽真空，具體為將所述真空腔體的內壓力抽至不高于1×10^-2 Pa為止。

7.根據權利要求3所述的用于燃料電池的導電耐蝕鈦制金屬雙極板的制備方法，其特征在于，在所述步驟(2)中，所述進行離子濺射清洗，具體為采用氬離子濺射清洗5-20 min，所用環境氣體為高純氬氣，純度≥99.99％。

8.根據權利要求3所述的用于燃料電池的導電耐蝕鈦制金屬雙極板的制備方法，其特征在于，在所述步驟(3)中，所述適時通入微量氮氣，是指工件到溫后開始通入氮氣，氮氣通入量小于總進氣量的5%。

9.根據權利要求3所述的用于燃料電池的導電耐蝕鈦制金屬雙極板的制備方法，其特征在于，在所述步驟(3)中，所述進行等離子表面合金化的工藝參數為：源極電壓-600~-900V，工件級電壓-300~-600 V，合金化溫度600~800 ℃，合金化時間10~30 min。