一種燃料電池金屬雙極板板表面改性層的無微孔處理方法
【專利摘要】一種燃料電池金屬雙極板表面改性層的無微孔處理方法，處理方法用的裝置包括容器和惰性氣體源，容器上設(shè)有加熱器、進(jìn)氣口閥門和出氣口閥門，進(jìn)氣口閥門與惰性氣體源相連，容器上還設(shè)有氣壓表和氧氣檢測器。處理方法是：將完成鍍膜的不銹鋼雙極板先置于空氣中，使膜層的微孔中充分吸附空氣；將鍍膜不銹鋼雙極板在充滿惰性氣體的容器中加熱至120～180℃,并保持30～60min，使微孔區(qū)域發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧化層并填補(bǔ)微孔。有益效果是:只對微孔進(jìn)行氧化處理，防止發(fā)生點(diǎn)蝕，提升整個鍍膜雙極板的耐久性及耐蝕性；改性膜層主體表面不氧化，不影響鍍膜雙極板性能；裝置簡單，操作簡便。
【專利說明】一種燃料電池金屬雙極板板表面改性層的無微孔處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于燃料電池【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及質(zhì)子交換膜燃料電池金屬板表面改性層的處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]雙極板是質(zhì)子交換膜燃料電池的重要部件，需要同時具備優(yōu)良的導(dǎo)電性能和耐蝕性能。為了提高電堆的比功率密度，金屬材料雙極板被認(rèn)為是燃料電池車用的必然選擇。因此，在金屬板上制備耐蝕導(dǎo)電涂層意義重大。現(xiàn)有技術(shù)中，改性方法具備大批量生產(chǎn)可行性、同時改性層兼具耐蝕和導(dǎo)電性能的技術(shù)路線只有兩大類:一是電鍍貴金屬，二是離子鍍碳基多層復(fù)合膜。現(xiàn)有技術(shù)的這兩類方法的不足是:電鍍會產(chǎn)生大量污染，與燃料電池的綠色理念相悖，而且貴金屬成本很高；離子鍍碳基復(fù)合膜既有很好的耐蝕導(dǎo)電性，也可規(guī)模生產(chǎn)，過程環(huán)保。但是采用離子鍍等物理方法制備的薄膜很難保證沒有微孔。在燃料電池的腐蝕環(huán)境中，腐蝕介質(zhì)將通過微孔進(jìn)入膜層內(nèi)部甚至達(dá)到金屬基體，使雙極板受到腐蝕損害。腐蝕產(chǎn)生的金屬離子還能污染電極，導(dǎo)致電池性能下降；雙極板嚴(yán)重腐蝕則會導(dǎo)致穿孔，嚴(yán)重影響鍍膜雙極板的耐久性及安全性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種低溫氧化處理鍍膜不銹鋼雙極板的方法，以提高質(zhì)子交換膜燃料電池用鍍膜不銹鋼雙極板的耐久性及耐蝕性。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種燃料電池金屬雙極板板表面改性層的無微孔處理方法，金屬雙極板板表面改性層是用物理氣相沉積法在不銹鋼雙極板表面制備的鍍膜，其特征在于:所述處理方法包括以下步驟:
[0005]I)將完成鍍膜的不銹鋼雙極板先置于空氣中I?24小時，使鍍膜雙極板表面膜層的微孔中吸附存留空氣；
[0006]2)將經(jīng)過步驟I)的鍍膜不銹鋼雙極板置于密閉容器中，向容器中通入惰性氣體，同時排空容器中的空氣，使容器內(nèi)氧氣濃度〈0.5%，體積比，使容器中充滿惰性氣體，保持容器內(nèi)的壓強(qiáng)在1.0X IO5?IO8Pa;
[0007]3)對容器加熱至120?180°C，并保持30?60min，使微孔區(qū)域發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧化層并填補(bǔ)微孔。
[0008]本發(fā)明所述一種燃料電池金屬雙極板板表面改性層的無微孔處理方法，其特征在于:所述惰性氣體為氮?dú)?、氬氣和氦氣中的一種或幾種的混合氣體。
[0009]本發(fā)明所述一種燃料電池金屬雙極板板表面改性層的無微孔處理方法用的裝置，包括容器和惰性氣體源，其特征在于:所述容器是密閉容器，容器上設(shè)有加熱器、進(jìn)氣口和出氣口，進(jìn)氣口和出氣口分別設(shè)有進(jìn)氣口閥門和出氣口閥門，進(jìn)氣口閥門與惰性氣體源相連，容器上還設(shè)有氣壓表和氧氣檢測器。
[0010]本發(fā)明所述一種燃料電池金屬雙極板板表面改性層的無微孔處理方法用的裝置，其特征在于:所述加熱器是可控溫加熱器。
[0011]本發(fā)明的原理是:利用鍍膜雙極板表面膜層的微孔中吸附存留的空氣作為氧化物質(zhì)，在惰性氣體環(huán)境中，150°c條件下使微孔區(qū)域發(fā)生氧化反應(yīng)，利用生成的氧化物填補(bǔ)微孔，提高鍍膜雙極板的耐久性及耐蝕性，同時防止鍍層表面發(fā)生氧化而影響導(dǎo)電性。
[0012]本發(fā)明的有益效果是；
[0013]1.針對鍍膜不銹鋼雙極板表面容易腐蝕腐蝕的微孔(無鍍層或存在鍍層缺陷)進(jìn)行氧化處理，可防止金屬雙極板發(fā)生點(diǎn)蝕，進(jìn)而顯著提升整個鍍膜雙極板的耐久性及耐蝕
[0014]2.針對鍍膜不銹鋼雙極板表面容易腐蝕腐蝕的微孔進(jìn)行處理，可避免改性膜層的主體表面發(fā)生氧化反應(yīng)導(dǎo)致雙極板電阻提高，不會對鍍膜雙極板性能造成不良影響；
[0015]3.裝置簡單，操作簡便。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是氧化處理裝置示意圖
[0017]附圖中，1、容器，2、出氣口閥門，3、膜層，4、不銹鋼基體，5、可控溫加熱器，6、惰性氣體源，7、進(jìn)氣口閥門，8、氣壓表，9、氧氣檢測器。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0019]氧化處理處理裝置如圖1所示，包括容器1、出氣口閥門2、鍍膜不銹鋼雙極板34(膜層3和不銹鋼基體4)、可控溫加熱器5、惰性氣體源6、進(jìn)氣口閥門7、氣壓表8、氧氣檢測器9，容器I是密閉容器，容器I上設(shè)有加熱器5、進(jìn)氣口和出氣口，進(jìn)氣口和出氣口分別設(shè)有進(jìn)氣口閥門7和出氣口閥門2，進(jìn)氣口閥門7與惰性氣體源6相連，容器I上還設(shè)有氣壓表8和氧氣檢測器9。加熱器(5)是可控溫加熱器。
[0020]處理方法是:將完成鍍膜的不銹鋼雙極板先置于空氣中12小時，使鍍膜雙極板表面膜層的微孔中吸附存留空氣；將鍍膜不銹鋼雙極板置于容器I中，封閉容器。打開進(jìn)氣口閥門7使惰性氣體-氮?dú)鈴亩栊詺怏w源6進(jìn)入容器1，，同時打開出氣口閥門2，使容器I中的空氣排空。通過氣壓表8觀察容器I內(nèi)的壓強(qiáng)，通過調(diào)節(jié)進(jìn)氣口閥門7和出氣口閥門2，使容器I中的壓強(qiáng)在1.0X IO5?108Pa。通過氧氣檢測器9檢測容器I中氣體的氧氣含量，當(dāng)氧氣濃度〈0.5%，體積比，關(guān)閉進(jìn)氣口閥門7和出氣口閥門2，密封容器I。用可控溫加熱器5加熱容器I至150°C并保持30分鐘，即完成了鍍膜不銹鋼雙極板表面膜層3的氧化堵孔處理。
【權(quán)利要求】
1.一種燃料電池金屬雙極板板表面改性層的無微孔處理方法，金屬雙極板板表面改性層是用物理氣相沉積法在不銹鋼雙極板表面制備的鍍膜，其特征在于:所述處理方法包括以下步驟:1)將完成鍍膜的不銹鋼雙極板先置于空氣中I~24小時，使鍍膜雙極板表面膜層的微孔中吸附存留空氣；2)將經(jīng)過步驟I)的鍍膜不銹鋼雙極板置于密閉容器中，向容器中通入惰性氣體，同時排空容器中的空氣，使容器內(nèi)氧氣濃度〈0.5%，體積比，使容器中充滿惰性氣體，保持容器內(nèi)的壓強(qiáng)在1.0XlO5~IO8Pa ;；3)對容器加熱至120~180°C，并保持30~60min，使微孔區(qū)域發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧化層并填補(bǔ)微孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種燃料電池金屬雙極板板表面改性層的無微孔處理方法，其特征在于:所述惰性氣體為氮?dú)?、氬氣和氦氣中的一種或幾種的混合氣體。
3.權(quán)利要求1所述一種燃料電池金屬雙極板板表面改性層的無微孔處理方法用的裝置，包括容器(I)和惰性氣體源(6)，其特征在于:所述容器(I)是密閉容器，容器(I)上設(shè)有加熱器(5)、進(jìn)氣口和出氣口，進(jìn)氣口和出氣口分別設(shè)有進(jìn)氣口閥門(7)和出氣口閥門(2)，進(jìn)氣口閥門(7 )與惰性氣體源(6 )相連，容器(I)上還設(shè)有氣壓表(8 )和氧氣檢測器(9 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種燃料電池金屬雙極板板表面改性層的無微孔處理方法用的裝置，其特征在于:所述加熱`器(5)是可控溫加熱器。
【文檔編號】H01M4/88GK103606688SQ201310643380
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月2日
【發(fā)明者】付宇, 侯中軍, 吳博, 明平文 申請人:新源動力股份有限公司