用于涂覆双极板的层系统、双极板以及燃料电池.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113892204A(43)申请公布日2022.01.04(21)申请号202080039124.4(74)专利代理机构北京集佳知识产权代理有限(22)申请日2020.05.11公司11227代理人支娜蒋静静(30)优先权数据102019116000.62019.06.12DE(51)Int.Cl.H01M8/0208(2006.01)(85)PCT国际申请进入国家阶段日H01M8/0228(2006.01)2021.11.25H01M8/1018(2006.01)(86)PCT国际申请的申请数据PCT/DE2020/1003952020.05.11(87)PCT国际申请的公布数据WO2020/249154DE2020.12.17(71)申请人舍弗勒技术股份两合公司地址德国黑措根奥拉赫(72)发明人叶万提·维韦卡南坦纳兹勒姆·巴吉万里卡多·恩里克·布鲁尼亚拉权利要求书2页说明书5页附图4页(54)发明名称用于涂覆双极板的层系统、双极板以及燃料电池(57)摘要本发明涉及用于涂覆双极板(10)或电极单元(10a，10b)的层系统(1，1'，1”，1a)，包括：至少一个第一层(2，2a，2b)；至少一个第二层(3)；以及至少一个覆盖层(4，4a，4b)，其被特别布置在至少一个第二层(3)上并且由掺杂的四面体无定形碳ta‑C:X制成，其中，从包括钛、铌、钨、锆、钽、铪、钼、铜、硅、铂、钯、钌、铱、银、硼、氮、磷、氟、氢和氧的组中提供至少一种元素作为掺杂剂X，并且在覆盖层(4，4a，4b)中以>0至20原子％的浓度提供掺杂剂X。本发明另外涉及包括这样的层系统(1，1'，1"，1a)的双极板(10)或电极单元(10a，10b)以及燃料电池(100)和氧化还原液流电池(110)。CN113892204ACN113892204A权利要求书1/2页1.一种用于涂覆双极板(10)或电极单元(10a，10b)的层系统(1，1'，1”，1a)，包括：‑至少一个第一层(2，2a，2b)，‑至少一个第二层(3)，以及‑至少一个覆盖层(4，4a，4b)，其被特别布置在所述至少一个第二层(3)上并且由掺杂的四面体无定形碳ta‑C:X制成，其中，从包括钛、铌、钨、锆、钽、铪、钼、铜、硅、铂、钯、钌、铱、银、硼、氮、磷、氟、氢、氧的组中提供至少一种元素作为掺杂剂X，并且其中，在所述覆盖层(4，4a，4b)中以>0至20原子％的浓度提供所述掺杂剂X。2.根据权利要求1所述的层系统(1，1'，1”，1a)，其特征在于，所述至少一个第一层(2，2a，2b)是由来自钛、铌、铪、锆、钽的组中的至少一种元素形成的金属层。3.根据权利要求2所述的层系统(1，1'，1”，1a)，其特征在于，所述至少一个第一层(2，2a，2b)由钛铌合金形成。4.根据权利要求3所述的层系统(1，1'，1”，1a)，其特征在于，所述钛铌合金具有从20至60原子‑％的范围内的铌含量。5.根据权利要求1至4中任一项所述的层系统(1，1'，1”，1a)，其特征在于，所述至少一个第二层(3)是掺杂有至少一种非金属并且由来自钛、铌、铪、锆、钽的组中的至少一种元素形成的金属层，并且其中，所述至少一种非金属由来自包括氮、碳、氟、硼、氢、氧的组中的至少一种元素形成。6.根据前述权利要求中任一项所述的层系统(1，1'，1”，1a)，其特征在于，所述至少一个第一层(2，2a，2b)和/或所述至少一个第二层(3)具有从20nm至900nm的范围内的层厚度。7.根据前述权利要求中任一项所述的层系统(1，1'，1”，1a)，其特征在于，所述至少一个覆盖层(4，4a，4b)具有从5nm至4.5μm的范围内的层厚度。8.一种具有阳极侧和阴极侧的双极板(10)，包括基底(5)以及根据权利要求1至7中任一项所述的层系统(1，1'，1”)，具有按以下顺序的所述双极板(10)的结构：金属基底(5)，可选的气体扩散层(6)，至少一个第一层(2，2a，2b)，至少一个第二层(3)，可选地第一层(2，2a，2b)和第二层(3)交替布置，至少一个覆盖层(4，4a，4b)。9.一种燃料电池(100)，特别是氧‑氢燃料电池或电解器，包括至少一个根据权利要求8所述的双极板(10)。10.根据权利要求9所述的燃料电池(100)，包括至少一个高分子电解质膜(7)。11.一种电极单元(10a，10b)，包括基底(5)以及根据权利要求1至7中任一项所述的层系统(1a)，具有按以下顺序的所述电极单元(10a，1b)的结构：金属基底(5)，至少一个第一层(2，2a，2b)，至少一个第二层(3)，可选地第一层(2，2a，2b)和第二层(3)交替布置，至少一个覆盖层(4，4a，4b)。1