[發明專利]一種燃料電池雙極板表面處理方法

在審

• 申請號: 202011185570.4
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112359328A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 陸鏡蓮;劉峰
• 申請（專利權）人: 佛山市清極能源科技有限公司
• 主分類號: C23C14/32
• 分類號: C23C14/32;C23C14/02;C23C14/58;C23C14/06;C23C14/34;H01M8/0228;H01M8/0258;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 佛山市海融科創知識產權代理事務所(普通合伙) 44377
• 代理人: 陳志超

本發明提供了一種燃料電池雙極板表面處理方法，包括步驟：S1.對雙極板進行清洗處理；S2.對清洗后的雙極板進行烘干處理；S3.在烘干后的雙極板表面制備納米級導電疏水層；S4.對制備納米級導電疏水層后的雙極板進行粗糙化處理，以提高所述納米級導電疏水層的粗糙度；該方法可有效提高雙極板表面的疏水性能。

技術領域

本發明涉及燃料電池技術領域，特別涉及一種燃料電池雙極板表面處理方法。

背景技術

燃料電池在工作過程中會產生水（以下稱之為產物水），目前的燃料電池的雙極板表面的疏水性能不佳，水接觸角大部分低于90°，呈親水性，產物水容易附著在雙極板表面。當燃料電池在小功率運行時，產生的水較少，從而以小水滴的形式附著在流道表面，因此還能保持流道中氣體的暢通流動。但是，當燃料電池在額定功率運行時，會產生大量的水，這些水會以水流形式存在于流道中，這些產物水往往難以及時排出電堆外，從而堵塞雙極板流道，造成較大的壓降，嚴重時會造成電堆水淹缺氣，對電堆造成不可逆轉的傷害。此外，由于產物水呈微酸性，長期附著在金屬雙極板表面時，在高溫潮濕的環境下會加速金屬雙極板的腐蝕，增大金屬雙極板的電阻，或者從金屬雙極板表面腐蝕出微量的金屬離子，從而使催化劑中毒，最終造成電堆性能下降。而且，在進行吹掃時，由于產物水在雙極板流道表面的附著力較大，往往難以快速把產物水從雙極板流道吹出，從而在低溫儲藏時，雙極板表面殘留的水會結成冰甚至會破壞膜電極。

所以，如果能夠提高雙極板表面的疏水性能，降低產物水在雙極板流道表面的附著力，則可以避免以上的問題。

發明內容

為解決上述現有技術中的至少一個技術問題，本發明的目的在于提供一種燃料電池雙極板表面處理方法，以提高雙極板表面的疏水性能。

為了達到上述目的，本發明采取了以下技術方案：

一種燃料電池雙極板表面處理方法，包括步驟：

S1.對雙極板進行清洗處理；

S2.對清洗后的雙極板進行烘干處理；

S3.在烘干后的雙極板表面制備納米級導電疏水層；

S4.對制備納米級導電疏水層后的雙極板進行粗糙化處理，以提高所述納米級導電疏水層的粗糙度。

所述的燃料電池雙極板表面處理方法中,所述納米級導電疏水層的粗糙度為1 nm-100nm。

所述的燃料電池雙極板表面處理方法中,所述納米級導電疏水層為MAX相疏水層、TiN或TiC層。

所述的燃料電池雙極板表面處理方法中,步驟S3包括：

通過物理氣相沉積法或陰極放電離子鍍的方法在所述雙極板表面制備納米級導電疏水層。

一些實施方式中,步驟S3包括：

利用物理氣相沉積的方法在所述雙極板表面制備MAX相疏水膜層；

步驟S4包括：

對制備MAX相疏水膜層后的雙極板進行真空熱處理，以提高所述MAX相疏水膜層的粗糙度。

進一步的, 利用物理氣相沉積的方法在所述雙極板表面制備MAX相疏水膜層的過程包括：

A1.在300℃溫度和1 × 10^-3 Pa以下氣壓下，用氬氣清洗靶材；所述靶材包括Ti 靶材和MAX相復合靶材；

A2.在300℃溫度和6.8×10^-2 Pa以下氣壓下，用氬氣清洗所述雙極板；

A3.在300℃溫度和1.0 Pa氣壓下，用所述Ti 靶材在所述雙極板表面濺射Ti 過渡層；