[發明專利]一種燃料電池用帶有圖案化親水-疏水涂層的雙極板及其制備工藝

有效

• 申請號: 202010908520.8
• 申請日: 2020-09-02
• 公開（公告）號: CN112151824B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 陳歌;陳果;覃博文;張新豐
• 申請（專利權）人: 東風汽車集團有限公司
• 主分類號: H01M8/0228
• 分類號: H01M8/0228;H01M8/0258
• 代理公司: 北京眾達德權知識產權代理有限公司 11570
• 代理人: 張曉冬

1.一種燃料電池用帶有圖案化親水-疏水涂層的雙極板，所述雙極板(1)包括流場板(2)和氣體通道(3)，流場板(2)包括多個脊(4)和流道(5)，其特征在于，所述流場板(2)表面涂覆有圖案化的涂層，所述涂層由親水涂層(7)和疏水涂層組成，親水涂層(7)覆蓋脊(4)的一部分，且覆蓋流道(5)的一部分，覆蓋脊(4)的部分與覆蓋流道(5)的部分相連，所述流場板(2)除親水涂層(7)覆蓋表面以外的表面被疏水涂層覆蓋，所述疏水涂層的材料包括過渡金屬的氮化物或碳氮化物，所述親水涂層(7)的材料包括過渡金屬的氧化物及氮氧化物，所述親水涂層(7)在流場板(2)表面呈以直線為基礎網狀圖案分布，所述直線與流道(5)方向呈一定夾角，夾角角度為15°～45°，或者，所述親水涂層(7)在流場板(2)表面呈以圖形單元(8)為基礎網狀圖案分布，所述圖形單元(8)沿脊(4)至流道(5)親水涂層(7)面積呈增加趨勢，引導液態水延流道(5)定向自發地移動。

2.根據權利要求1所述的一種燃料電池用帶有圖案化親水-疏水涂層的雙極板，其特征在于，所述親水涂層(7)的表面接觸角小于60°。

3.根據權利要求1所述的一種燃料電池用帶有圖案化親水-疏水涂層的雙極板，其特征在于，所述親水涂層(7)在流場板(2)表面呈圖案化分布，親水涂層(7)覆蓋流場板(2)面積的5％～70％。

4.根據權利要求1所述的一種燃料電池用帶有圖案化親水-疏水涂層的雙極板，其特征在于，所述流場板(2)材質包括304L不銹鋼、316L不銹鋼和鈦合金中的任意一種，所述涂層厚度為：50～500nm。

5.根據權利要求1所述的一種燃料電池用帶有圖案化親水-疏水涂層的雙極板，其特征在于，所述疏水涂層的材料采用RC_xN_y，R為過渡金屬Ti、Cr、Zr和V中的一種或多種，0≤x＜2，0＜y≤2；

所述親水涂層(7)的材料采用RO_xN_y，R為過渡金屬Ti、Cr、Zr和V中的一種或多種，0＜x≤2，0≤y＜2。

6.一種如權利要求1-5中任一項所述的燃料電池用帶有圖案化親水-疏水涂層的雙極板的制備工藝，其特征在于，包括：

基板經涂層工藝制得帶有圖案化親水-疏水涂層的金屬基板，所述；

所述帶有圖案化親水-疏水涂層的金屬基板通過壓力成型工藝制成所述雙極板(1)。

7.根據權利要求6所述的一種燃料電池用帶有圖案化親水-疏水涂層的雙極板的制備工藝，其特征在于，所述涂層工藝包括：濺射、電弧離子鍍、離子束沉積、化學氣相沉積、化學液相沉積和溶膠-凝膠涂覆中的任意一種。

8.一種如權利要求1-5中任一項所述的燃料電池用帶有圖案化親水-疏水涂層的雙極板的制備工藝，其特征在于，包括：

基板通過壓力成型工藝成型，再經涂層工藝制得所述雙極板(1)；

所述涂層工藝包括：濺射、電弧離子鍍、離子束沉積、化學氣相沉積、化學液相沉積和溶膠-凝膠涂覆中的任意一種。