專(zhuān)利名稱(chēng)：一種提高燃料電池用鍍碳化鉻不銹鋼雙極板耐蝕性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及不銹鋼雙極板，特別涉及表面鍍有碳化鉻涂層的不銹鋼雙極板。
背景技術(shù)：
雙極板是燃料電池關(guān)鍵部件之一，它一般包括極板和流場(chǎng)?，F(xiàn)有技術(shù)中，為解決薄層不銹鋼雙極板在PEMFC環(huán)境下存在的腐蝕問(wèn)題，有對(duì)薄層不銹鋼雙極板進(jìn)行表面改性處理的方法。國(guó)內(nèi)外公開(kāi)的文獻(xiàn)中，這方面的研究集中在貴金屬鍍層和利用多弧鍍膜技術(shù)制備導(dǎo)電涂層上。碳化物涂層由于具有諸多優(yōu)點(diǎn)已在質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板的表面改性中應(yīng)用，但由于制備技術(shù)的限制，該膜層總存在一些微孔，導(dǎo)致改性后雙極板的耐蝕性還存在一定的問(wèn)題。因此，提高鍍碳化物不銹鋼雙極板在電池環(huán)境下的耐蝕性，又不影響其電性能是本領(lǐng)域的一個(gè)需解決的技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種提高鍍碳化鉻不銹鋼雙極板耐蝕性的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種提 高質(zhì)子交換膜燃料電池鍍碳化鉻不銹鋼雙極板耐蝕性的方法，包括將鍍碳化鉻不銹鋼雙極板進(jìn)行脫油、脫脂處理和鈍化處理，其特征在于所述鈍化處理是將經(jīng)過(guò)脫油、脫脂處理的碳化鉻不銹鋼雙極板置于CeCl3+H202的鈍化液中處理，然后沖洗、吹干得到鈍化后的鍍碳化鉻不銹鋼雙極板。本發(fā)明所述一種提高燃料電池用鍍碳化鉻不銹鋼雙極板耐蝕性的方法，其特征在于所述CeCl3+H202的鈍化液中CeCl3的濃度范圍為5g/L 9g/L ；H202的濃度范圍為
9.79mmol/L 58. 76mmol/L。本發(fā)明所述一種提高燃料電池用鍍碳化鉻不銹鋼雙極板耐蝕性的方法，其特征在于所述鈍化處理的鈍化液的溫度為20°C 30°C。本發(fā)明所述一種提高燃料電池用鍍碳化鉻不銹鋼雙極板耐蝕性的方法，其特征在于所述鍍碳化鉻不銹鋼雙極板在鈍化液中鈍化處理的時(shí)間為15min 25min。本發(fā)明具有如下有益效果1、經(jīng)本發(fā)明處理后鍍碳化鉻不銹鋼雙極板在模擬質(zhì)子交換膜燃料電池陰陽(yáng)極環(huán)境中的腐蝕電流密度顯著降低。2、本發(fā)明僅對(duì)不銹鋼雙極板表面鍍膜進(jìn)行鈍化處理，不改變極板的主體，因而不影響其機(jī)械強(qiáng)度。3.本發(fā)明利用含稀土離子的溶液對(duì)鍍碳化鉻不銹鋼雙極板進(jìn)行鈍化，制備工藝簡(jiǎn)單，加工成本低，對(duì)降低質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板的生產(chǎn)成本、加速其商業(yè)化進(jìn)程具有重要的實(shí)際意義。4.本發(fā)明使用的化學(xué)鈍化液不含有毒、有害離子，不會(huì)造成污染。5.本發(fā)明具有廣泛的應(yīng)用前景。將鍍膜后的不銹鋼雙極板直接在溶液進(jìn)行簡(jiǎn)單鈍化，能顯著提高不銹鋼雙極板的耐蝕性，可批量生產(chǎn)，對(duì)即將進(jìn)入商業(yè)市場(chǎng)的燃料電池而言，具有廣闊的應(yīng)用前景。本發(fā)明適用于低溫燃料電池用鍍膜不銹鋼雙極板的表面改性，特別適用質(zhì)子交換膜燃料電池薄層鍍碳化鉻不銹鋼雙極板的表面改性。


本發(fā)明有附圖二幅，其中圖1是用本發(fā)明的方法改性處理的鍍碳化鉻不銹鋼雙極板和不做鈍化處理的鍍碳化鉻不銹鋼雙極板在模擬電池陽(yáng)極環(huán)境(溫度80°C，腐蝕液0. 5mol/LH2S04+2ppmF_溶液，連續(xù)通H2)中的極化曲線(xiàn)對(duì)比圖。圖2是用本發(fā)明的方法改性處理的鍍碳化鉻不銹鋼雙極板和不做鈍化處理的鍍碳化鉻不銹鋼雙極板在模擬電池陰極環(huán)境(溫度80°C，腐蝕液0. 5mol/LH2S04+2ppm F_溶液，連續(xù)通空氣)中的極化曲線(xiàn)對(duì)比圖。

附圖中，黑色矩形點(diǎn)的曲線(xiàn)是未經(jīng)過(guò)處理的鍍碳化鉻不銹鋼雙極板的極化曲線(xiàn)，其余曲線(xiàn)，均是采用本發(fā)明的方法鈍化處理后的鍍碳化鉻不銹鋼雙極板的極化曲線(xiàn)。
具體實(shí)施例方式鈍化液為CeCl3+H202鈍化液，鈍化液中CeCl3的濃度范圍為5g/L 9g/L，H2O2的濃度范圍為9. 79mmol/L 58. 76mmol/L。鈍化液的溫度為20°C 30°C。處理時(shí)間為15min 25min。鍍碳化鉻不銹鋼雙極板的前處理將鍍碳化鉻的不銹鋼雙極板先放入裝有無(wú)水乙醇中超聲處理5min，再放入丙酮溶液中超聲清洗5min，取出用去離子水清洗后吹干。實(shí)施例1前處理后的鍍碳化鉻不銹鋼雙極板在30°C的5g/L CeCl3+58. 76mmol/L H2O2的鈍化液中，鈍化25min，取出后用去離子水沖洗干凈并吹干。將用本方法處理過(guò)的鍍碳化鉻不銹鋼雙極板和沒(méi)用本方法處理過(guò)的鍍碳化鉻不銹鋼雙極板在模擬電池環(huán)境中做極化實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)在80°C的0. 5mol/L H2S04+2ppm F_溶液中進(jìn)行，陽(yáng)極環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)向溶液連續(xù)通H2，陰極環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)向溶液連續(xù)通空氣，極化曲線(xiàn)如圖1和圖2。結(jié)果顯示碳化鉻不銹鋼雙極板經(jīng)本發(fā)明的方法處理后耐蝕性顯著提高。實(shí)施例2與實(shí)施例1不同之處在于鈍化液的組成改變?yōu)?g/L CeCl3+9. 79mmol/L H2O2，溶液溫度控制在25° C，鈍化時(shí)間維持在25min，取出后用去離子水沖洗干凈并吹干。將用本方法處理過(guò)的鍍碳化鉻不銹鋼雙極板和沒(méi)用本方法處理過(guò)的鍍碳化鉻不銹鋼雙極板在模擬電池環(huán)境中做極化實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)在80°C的0. 5mol/L H2S04+2ppm F_溶液中進(jìn)行，陽(yáng)極環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)向溶液連續(xù)通H2，陰極環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)向溶液連續(xù)通空氣，極化曲線(xiàn)如圖1和圖2。結(jié)果顯示碳化鉻不銹鋼雙極板經(jīng)本發(fā)明的方法處理后耐蝕性顯著提高。實(shí)施例3與實(shí)施例1、2不同之處在于鈍化液的組成改變?yōu)?g/L CeCl3+9. 79mmol/L H2O2，溶液溫度控制在30° C，鈍化時(shí)間是20min，取出后用去離子水沖洗干凈并吹干。做與實(shí)施例1、2相同的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示碳化鉻不銹鋼雙極板經(jīng)本發(fā)明的方法處理后耐蝕性顯著提高。實(shí)施例4與實(shí)施例1、2、3不同之處在于

鈍化液的組成改變?yōu)?g/L CeCl3+29. 37mmol/L H2O2，溶液溫度控制在20° C，鈍化時(shí)間是25min，取出后用去離子水沖洗干凈并吹干。做與實(shí)施例1、2相同的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示碳化鉻不銹鋼雙極板經(jīng)本發(fā)明的方法處理后耐蝕性顯著提高。
權(quán)利要求
1.一種提高燃料電池用鍍碳化鉻不銹鋼雙極板耐蝕性的方法，包括將鍍碳化鉻不銹鋼雙極板進(jìn)行脫油、脫脂處理和鈍化處理，其特征在于所述鈍化處理是將經(jīng)過(guò)脫油、脫脂處理的碳化鉻不銹鋼雙極板置于CeCl3+H202的鈍化液中處理，然后沖洗、吹干得到鈍化后的鍍碳化鉻不銹鋼雙極板。
2.按照權(quán)利要求1所述一種提高燃料電池用鍍碳化鉻不銹鋼雙極板耐蝕性的方法，其特征在于所述CeCl3+H202的鈍化液中CeCl3的濃度范圍為5g/L 9g/L ；H202的濃度范圍為9. 79mmol/L 58. 76mmol/L。
3.按照權(quán)利要求1所述一種提高燃料電池用鍍碳化鉻不銹鋼雙極板耐蝕性的方法，其特征在于所述鈍化處理的鈍化液的溫度為20°C 30°C。
4.按照權(quán)利要求1所述一種提高燃料電池用鍍碳化鉻不銹鋼雙極板耐蝕性的方法，其特征在于所述鍍碳化鉻不銹鋼雙極板在鈍化液中鈍化處理的時(shí)間為15min 25min。
全文摘要
一種提高燃料電池用鍍碳化鉻不銹鋼雙極板耐蝕性的方法，包括將鍍碳化鉻不銹鋼雙極板進(jìn)行脫油、脫脂處理和鈍化處理，其特征在于所述鈍化處理是將經(jīng)過(guò)脫油、脫脂處理的碳化鉻不銹鋼雙極板置于CeCl3+H2O2的鈍化液中處理，然后沖洗、吹干得到鈍化后的鍍碳化鉻不銹鋼雙極板。本發(fā)明的有益效果是能顯著提高不銹鋼雙極板的耐蝕性能。同時(shí)，改性工藝簡(jiǎn)單，加工成本低，鈍化液無(wú)污染且對(duì)雙極板的機(jī)械性能沒(méi)有影響，對(duì)加速商業(yè)化進(jìn)程具有重要的實(shí)際意義。
文檔編號(hào)H01M8/02GK103060783SQ201210593260
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者黃乃寶, 梁成浩, 于宏, 王宏宇, 段曉明 申請(qǐng)人:大連海事大學(xué)