專利名稱：一種質(zhì)子交換膜燃料電池復(fù)合材料雙極板制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及質(zhì)子交換膜燃料電池 復(fù)合材料雙極板制備方法。
技術(shù)背景質(zhì)子交換膜燃料電池不銹鋼雙極板是常用的一種雙極板，用不銹鋼作雙極板， 一般都要對不銹鋼雙極板作表面改性處理，如專利號為CN101222053的專 利技術(shù)，涉及一種質(zhì)子交換膜燃料電池不銹鋼雙極板表面改性方法，該方法要 在不銹鋼雙極板所有表面部分電鍍純銀。該法只制備平板雙極板，需要另附流 場。該方法的不足是所有部分鍍銀，成本較高。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種可以降低雙極板厚度和重量的復(fù)合金屬雙極板的 制備方法。采用本方法制備雙極板材料可以顯著降低雙極板的厚度和重量，提 高燃料電池的重量比功率和體積比功率；適于規(guī)模應(yīng)用。本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種質(zhì)子交換膜燃料電池復(fù)合材料雙極板制備方法， 雙極板包括金屬基板和金屬基板上的氣體分配流場，其特征在于所述金屬基 板上的氣體分配流場是用沉積法直接沉積在金屬基極板上。本發(fā)明所述質(zhì)子交換膜燃料電池復(fù)合材料雙極板制備方法，其特征在于 所述用沉積法直接沉積在金屬基極板上氣體分配流場的制備步驟如下a、 據(jù)設(shè)計需要，用保護膜制備出不同形狀的氣體分配流場；b、 將步驟a制備出的保護膜氣體分配流場貼敷在金屬基板上；c、 將步驟b貼敷有用保護膜制備出的氣體分配流場的金屬基板進行電鍍 處理，在金屬基體上的流場位置化學(xué)鍍銀后，再在銀層上電鑄銀-碳復(fù)合層，形 成流場。本發(fā)明所述質(zhì)子交換膜燃料電池復(fù)合雙極板制備方法，其特征在于所述 制備氣體分配流場的保護膜是聚酰亞胺薄膜和聚碳酸脂膜中的任意一種。本發(fā)明所述質(zhì)子交換膜燃料電池復(fù)合雙極板制備方法，其特征在于所述在 銀層上電鑄銀-碳復(fù)合層的電鑄溶液為煙酸80—150g/L， AgN03 20—55g/L，， KOH 40—65g/L， NH4AC 60—80g/L， NH3 H20 15—40ml/L， 碳粉0.5—50g/L;電鑄溫度為10—35。C，電鑄時間為0. l—3h，電流密度為0. 1 _10A/dm2。本發(fā)明具有如下優(yōu)點1.本發(fā)明可在金屬表面獲得了結(jié)合力好，致密、耐腐蝕性強、導(dǎo)電性強的 改性功能層，從而提高了金屬雙極板在質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)環(huán)境下的 性能；獲得的高性能質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板，可大大提高雙極板在質(zhì)子交 換膜燃料電池中的性能和壽命。2.本發(fā)明的實施過程中可以根據(jù)設(shè)計要求制備不同形狀的流場，可以為流場 的優(yōu)化提供幫助。3.改性層中碳材料的加入，可以節(jié)約大量的貴金屬材料，降低雙極板成本， 而雙極板的耐腐蝕性和導(dǎo)電性不受影響。


本發(fā)明有一幅附圖，是本發(fā)明的雙極板的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中，1、電鑄銀 一碳復(fù)合層，2、鍍銀層，3、金屬基板。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的方法作進一步說明。 實施例1將帶有流場形狀通孔的聚酰亞胺薄膜粘貼在904L不銹鋼雙極板板表面，流 場為條形，流道寬為2.0mm，流場寬為2.0mm。首先將不銹鋼板陰極活化，活化液為200ml/L硫酸(98%)，于20 。C下處理 3min，電流密度為0. 5A/dm2。去離子水清洗后鍍銅。鍍銅溶液組成為CuS04 200g/L， H2S04 80 g/L;溫度 25°C，電流密度2. 0 A/dm2，時間5min。去離子水清洗后化學(xué)鍍銀，化學(xué)鍍銀液組成為Na2S03 1 50g/L， AgN031. 0g/L; 化學(xué)鍍溫度為25。C，時間為30s。去離子水清洗后電鑄銀/碳復(fù)合層。復(fù)合鍍?nèi)芤航M中包括煙酸100g/L， AgN03 55g/L， K線90g/L， K0H40g/L， NH4AC 70g/L， NH3 H20 30ml/L，碳粉50 g/L; 電鍍溫度為25。C，電鍍時間為lh,電流密度為0. 5A/dm2。揭下聚酰亞胺薄膜，即可得到高性能雙極板材料。 實施例24將帶有流場形狀通孔的聚酰亞胺薄膜粘貼在316L不銹鋼雙極板板表面，流 場為蛇形，流道寬為1.0mm，流場寬為1.0mm。首先將不銹鋼板陰極活化，活化液為200ml/L硫酸(98%)，于20 °C下處理 3min，電流密度為0. 5A/dm2。去離子水清洗后鍍銅。鍍銅溶液組成為CuS04 200g/L， H2S04 80 g/L;溫度 25°C，電流密度2. 0 A/dm2，時間5min。去離子水清洗后化學(xué)鍍銀，化學(xué)鍍銀液組成為Na2S03 1 50g/L， AgN031. Og/L; 化學(xué)鍍溫度為25U時間為30s。去離子水清洗后電鑄銀/碳復(fù)合層。復(fù)合鍍?nèi)芤航M中包括煙酸100g/L， AgN03 55g/L， K2C03 90g/L， KOH 40g/L，歸C 70g/L， NH3 H20 30ml/L，碳粉5 g/L; 電鍍溫度為25U電鍍時間為2h，電流密度為5. 0A/dm2。揭下聚酰亞胺薄膜，即可得到高性能雙極板材料。 實施例3將帶有流場形狀通孔的聚碳酸脂薄膜粘貼在鈦合金(TC4)雙極板板表面， 流場為條形，流道寬為2.0mm，流場寬為2.0mm。首先將不銹鋼板陰極活化，活化液為200ml/L硫酸(98%)，于20 T下處理 3min，電流密度為0. 5A/dm2。去離子水清洗后鍍銅。鍍銅溶液組成為CuS04 200g/L， H2S04 80 g/L;溫度 25°C，電流密度2. 0 A/dm2，時間5min。去離子水清洗后化學(xué)鍍銀，化學(xué)鍍銀液組成為Na2S03 150g/L， AgN031. Og/L; 化學(xué)鍍溫度為25T，時間為30s。去離子水清洗后電鑄銀/碳復(fù)合層。復(fù)合鍍?nèi)芤航M中包括煙酸100g/L， AgN03 55g/L， K2C03 90g/L， KOH 40g/L，歸C 70g/L， NH3 H20 30ml/L，碳粉50 g/L; 電鍍溫度為25T，電鍍時間為lh，電流密度為0.5A/dm2。揭下聚酰亞胺薄膜， 即可得到高性能雙極板材料。
權(quán)利要求
1、一種質(zhì)子交換膜燃料電池復(fù)合材料雙極板制備方法，雙極板包括金屬基板和金屬基板上的氣體分配流場，其特征在于所述金屬基板上的氣體分配流場是用沉積法直接沉積在金屬基極板上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述質(zhì)子交換膜燃料電池復(fù)合材料雙極板制備方法，其 特征在于所述用沉積法直接沉積在金屬基極板上氣體分配流場的制備步驟如 下a、 根據(jù)設(shè)計需要，用保護膜制備出不同形狀的氣體分配流場；b、 將步驟a制備出的保護膜氣體分配流場貼敷在金屬基板上；C、 將步驟b貼敷有用保護膜制備出的氣體分配流場的金屬基板進行電鍍 處理，在金屬基體上的流場位置化學(xué)鍍銀后，再在銀層上電鑄銀-碳復(fù)合層，形 成流場。
3 、根據(jù)權(quán)利要求1所述質(zhì)子交換膜燃料電池復(fù)合雙極板制備方法，其特 征在于所述制備氣體分配流場的保護膜是聚酰亞胺薄膜和聚碳酸酯膜中的任 意一種。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述質(zhì)子交換膜燃料電池復(fù)合雙極板制備方法，其特征 在于所述在銀層上電鑄銀-碳復(fù)合層的電鑄溶液為煙酸80—150g/L， AgN03 20 _55g/L， K2C03 60—100g/L， KOH 40—65g/L， NH4AC 60—80g/L， NH3 H20 15 —40ml/L，碳粉O. 5—50g/L;電鑄溫度為10—35。C，電鑄時間為0. l—3h，電 流密度為0. l—10A/dm2。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種質(zhì)子交換膜燃料電池復(fù)合材料雙極板制備方法，雙極板包括金屬基板和金屬基板上的氣體分配流場，其特征在于所述金屬基板上的氣體分配流場是用沉積法直接沉積在金屬基極板上。采用本方法制備雙極板材料可以顯著降低雙極板的厚度和重量，從而提高燃料電池的重量比功率和體積比功率；同時該雙極板材料成本低廉，耐腐蝕，導(dǎo)電性好，具有很大的規(guī)模應(yīng)用潛力。
文檔編號H01M4/88GK101667642SQ20091001324
公開日2010年3月10日 申請日期2009年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月17日
發(fā)明者宇 付, 侯中軍, 萍 呂, 徐洪峰, 明平文 申請人:新源動力股份有限公司