一种质子交换膜燃料电池金属双极板的制备方法.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CN112993301A(43)申请公布日2021.06.18(21)申请号202110193489.9(22)申请日2021.02.20(71)申请人济南大学地址250022山东省济南市南辛庄西路336号申请人潍坊倍力汽车零部件有限公司(72)发明人夏佃秀易斌刘志恒高林玉韩青王红岩李元宏殷子强王守仁王东跃韩正鹏裴英超(74)专利代理机构北京高沃律师事务所11569代理人刘潇(51)Int.Cl.H01M8/0228(2016.01)H01M8/0206(2016.01)H01M8/0258(2016.01)权利要求书1页说明书6页附图1页(54)发明名称一种质子交换膜燃料电池金属双极板的制备方法(57)摘要本发明涉及燃料电池技术领域，提供了一种质子交换膜燃料电池金属双极板的制备方法。本发明采用先涂层、再焊接、最后液压成形的方法制备金属双极板，能够保证涂层厚度均匀，保证双极板各处耐腐蚀性和接触电阻的一致性；本发明焊接两层金属板时在两侧各留一处未焊区，液压成形时，将未焊区作为注液孔向两层金属板之间注入高压液体，在液压力的作用下，上层金属板与上模板的型腔壁贴合，下层金属板与下模板的型腔壁贴合，从而使阴、阳极双板同时成形。采用本发明的方法进行液压成形，不会对涂层造成损坏，形成的流道精度高，产品合格率高，且本发明首次实现了阴、阳极双板的同时成形。CN112993301ACN112993301A权利要求书1/1页1.一种质子交换膜燃料电池金属双极板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在金属薄板表面沉积耐腐蚀涂层，得到耐腐蚀金属薄板；(2)将两片耐腐蚀金属薄板叠合并将四周焊接，焊接时在两侧各留一处未焊区，将所述未焊区作为液压成形时的注液孔；(3)将步骤(2)所得双层金属板置于液压装置的模具中，通过所述注液孔向两层金属板之间注入高压液体，使双层金属板的上下板同时形成流道结构，得到质子交换膜燃料电池金属双极板；所述质子交换膜燃料电池金属双极板包括焊接在一起的阴极板和阳极板。所述模具包括上模板和下模板，所述上模板和下模板的型腔壁与待液压成形的金属双极板的预定流道结构相匹配。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属薄板为不锈钢、钛合金或铝合金薄板。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述金属薄板的厚度为0.05～1.0mm。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述耐腐蚀涂层的材质为氮化钛、氮化铬、钛铝碳、碳化锆、碳化钼或非晶碳。5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，所述耐腐蚀涂层的厚度为0.25～1μm。6.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，所述沉积耐腐蚀涂层的方法为等离子体增强化学气相沉积法、双阴极辉光放电法、磁控溅射法、恒电位沉积法或物理气相沉积法。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述焊接的方法为连续激光焊接。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述连续激光焊接的参数包括：激光为单模激光，离焦量为0，保护气为氮气，氮气流量为10～12L/min，焊接速度为60～80mm/s，激光器功率为50～75W。9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述注液孔的长度为5～8mm。10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高压液体的压力为5～15MPa。2CN112993301A说明书1/6页一种质子交换膜燃料电池金属双极板的制备方法技术领域[0001]本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种质子交换膜燃料电池金属双极板的制备方法。背景技术[0002]燃料电池是一种把燃料的化学能直接转换成电能的装置，不受卡诺循环效应的限制、效率高、产物只有水，且没有噪声污染，从节约能源和保护生态环境的角度来看，燃料电池是最有发展前途的发电技术。[0003]燃料电池主要由膜电极和双极板构成，其中双极板的主要作用包括：(a)分离和分配阳极的燃料气体以及阴极的氧气/空气；(b)收集电流并将电流从一个电池的阳极传导到下一个电池的阴极；(c)从电池中除去反应产物和热量；(d)为整个燃料电池堆提供机械支持。目前，本领域的双极板可以分为三类：石墨双极板、金属双极板和复合材料双极板。金属双极板与石墨双极板、复合材料双极板相比，具有导电性好、散热性好、强度高、容易轻量化、易于批量加工、制造成本低等优点，并且可以减小电堆的体积，提高电堆的体积功率密度。因此，金属双极板是目前燃料电池双极板发展的主流趋势。[0004]但是，由于金属的活泼性导致金属双极板的耐蚀性能较差，表面溶解的金属离子扩散至催化层会造成催化剂中毒，影响催化效率；金属表面形成的钝化膜会增加与扩散层的接触电阻，造成燃料电池的输出功率不足，无法保证燃