[發(fā)明專利]一種高耐蝕的燃料電池雙極板的多層復(fù)合碳涂層

有效

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• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112582634B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黎煥明;畢飛飛;姜天豪;胡鵬;藍樹槐
• 申請（專利權(quán)）人: 上海治臻新能源股份有限公司
• 主分類號: H01M8/0213
• 分類號: H01M8/0213;H01M8/0228;H01M8/0243;H01M8/0245
• 代理公司: 上海世圓知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31320
• 代理人: 陳穎潔;王佳妮

1.一種高耐蝕的燃料電池雙極板的多層復(fù)合碳涂層，其特征在于，包括：覆蓋在雙極板金屬基材表面上的擴散滲透層；覆蓋在所述擴散滲透層上表面的致密耐蝕層；以及覆蓋在所述致密耐蝕層上表面的性能調(diào)控層；

所述擴散滲透層的材料為C、N、Si、SiC、SiO₂和Si₃N₄中的一種或兩種以上的成分組成；所述致密耐蝕層的材料由質(zhì)量分數(shù)≥80%的非晶態(tài)碳、≤20%的氫元素和≤5%的氧元素構(gòu)成；所述性能調(diào)控層的材料包括質(zhì)量分數(shù)為80%～99%的C元素，摻雜0～10%的Si元素、0～10%的F元素、0～5%的O元素、0～10%的N元素或1%～20%的H元素中的一種或幾種；所述致密耐蝕層的內(nèi)部或表面嵌有隨機分布的金剛石顆粒或類金剛石碳顆粒。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層復(fù)合碳涂層，其特征在于，所述擴散滲透層的厚度為50～300nm，所述擴散滲透層材料為C，其部分滲透進入所述雙極板金屬基材內(nèi)部。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層復(fù)合碳涂層，其特征在于，所述擴散滲透層的制備方法包括等離子體擴散和/或等離子體注入，擴散溫度為400～800℃。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層復(fù)合碳涂層，其特征在于，所述金剛石或類金剛石碳顆粒具有≥1.0V的自腐蝕電位，在所述致密耐蝕層表面的覆蓋率為5%～50%。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層復(fù)合碳涂層，其特征在于，所述致密耐蝕層的厚度為10～300nm，顆粒尺寸≤20nm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層復(fù)合碳涂層，其特征在于，所述性能調(diào)控層的厚度為5～50nm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層復(fù)合碳涂層，其特征在于，所述致密耐蝕層與所述性能調(diào)控層交替多層沉積，層數(shù)為2～10，且最外一層為所述性能調(diào)控層。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層復(fù)合碳涂層，其特征在于，所述致密耐蝕層和所述性能調(diào)控層中隨機分布著質(zhì)量分數(shù)為1%～10%的片狀石墨。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層復(fù)合碳涂層，其特征在于，所述致密耐蝕層中的金剛石或類金剛石碳顆粒有部分穿過所述性能調(diào)控層裸露于其表面，所述金剛石或類金剛石碳顆粒在所述性能調(diào)控層表面的覆蓋率為3%～30%。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層復(fù)合碳涂層，其特征在于，所述致密耐蝕層和所述性能調(diào)控層采用等離子輔助化學(xué)氣相沉積方法進行沉積。