一種雙極板金屬網(wǎng)流場(chǎng)的處理方法
【專利摘要】一種雙極板金屬網(wǎng)流場(chǎng)的處理方法，包括耐蝕處理和導(dǎo)電處理，其特征在于；所述耐蝕處理是對(duì)雙極板金屬網(wǎng)流場(chǎng)進(jìn)行鈍化處理或氧化處理；所述導(dǎo)電處理是將經(jīng)過耐蝕處理的雙極板金屬網(wǎng)流場(chǎng)兩側(cè)接觸面的進(jìn)行離子轟擊鍍膜處理，所述離子轟擊鍍膜處理的鍍膜為導(dǎo)電耐蝕膜。有益效果是；經(jīng)過處理的金屬網(wǎng)流場(chǎng)耐蝕性和導(dǎo)電能力得到提高，可大幅度提升電堆的性能和比功率密度；流場(chǎng)原材料成本低廉，氧化/鈍化處理及鍍膜過程成本也很低；氧化/鈍化處理及鍍膜工藝成熟，適用于批量生產(chǎn)和質(zhì)量保證。
【專利說明】一種雙極板金屬網(wǎng)流場(chǎng)的處理方法
【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)子交換膜燃料電池雙極板。
【背景技術(shù)】 [0002]質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板主要分為三大類:1.在硬石墨板上通過機(jī)械雕刻出流場(chǎng)的雙極板；2.金屬薄板沖壓出流場(chǎng)的雙極板；3.碳粉、樹脂等混合后模壓成型雙極板。此外，還有膨脹石墨浸潰樹脂后沖壓成型雙極板等。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)的雙極板的缺點(diǎn)是:與雙極板流場(chǎng)凸起處對(duì)應(yīng)的膜電極上的反應(yīng)氣濃度很小，這部分電池面積對(duì)整體性能的貢獻(xiàn)很小，影響電池性能的有效提升。造成這一缺點(diǎn)的原因是:雙極板流場(chǎng)凸起的臺(tái)階是不透氣的，反應(yīng)氣在流場(chǎng)溝槽內(nèi)流動(dòng)并傳遞到對(duì)應(yīng)的膜電極表面，而通過流場(chǎng)凸起處的膜電極在電堆緊固力作用下發(fā)生形變導(dǎo)致該處的反應(yīng)氣濃度很低，甚至被液態(tài)水堵塞，無反應(yīng)氣。為克服現(xiàn)有技術(shù)的這一缺點(diǎn)，提出了具有雙層結(jié)構(gòu)的雙極板，其上層是金屬網(wǎng)氣體流場(chǎng)，下層是金屬流場(chǎng)板。這種雙層結(jié)構(gòu)的雙極板的不足是金屬網(wǎng)氣體流場(chǎng)的金屬網(wǎng)的耐蝕性和導(dǎo)電性在燃料電池環(huán)境下，易被腐蝕。現(xiàn)有技術(shù)有用離子鍍對(duì)金屬板表面鍍改性保護(hù)層的技術(shù)，但是采用離子鍍方法制備的鍍層很難保證氣體流場(chǎng)的金屬網(wǎng)的所有部位都能鍍上改性保護(hù)層。在燃料電池環(huán)境下，未被保護(hù)的多孔金屬流場(chǎng)部位會(huì)遭受腐蝕，產(chǎn)生的金屬離子也會(huì)污染電極導(dǎo)致電池性能下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供氣體流場(chǎng)的金屬網(wǎng)的處理方法，用來改善氣體流場(chǎng)的金屬網(wǎng)的耐蝕性和導(dǎo)電性。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種雙極板金屬網(wǎng)流場(chǎng)的處理方法，包括耐蝕處理和導(dǎo)電處理，其特征在于；所述耐蝕處理是對(duì)雙極板金屬網(wǎng)流場(chǎng)進(jìn)行鈍化處理或氧化處理；所述導(dǎo)電處理是將經(jīng)過耐蝕處理的雙極板金屬網(wǎng)流場(chǎng)兩側(cè)接觸面的進(jìn)行離子轟擊鍍膜處理，所述離子轟擊鍍膜處理的鍍膜為導(dǎo)電耐蝕膜。
[0006]本發(fā)明所述一種雙極板金屬網(wǎng)流場(chǎng)的處理方法，其特征在于；所述雙極板金屬網(wǎng)流場(chǎng)的金屬網(wǎng)是泡沫鎳、不銹鋼網(wǎng)、鈦網(wǎng)和鈦合金網(wǎng)中的一種，網(wǎng)的孔徑為ΙΟμ--~1_。
[0007]本發(fā)明所述一種雙極板金屬網(wǎng)流場(chǎng)的處理方法，其特征在于；所述氧化處理為:將雙極板金屬網(wǎng)流場(chǎng)在溫度為500-700°C，氧化時(shí)間為30-210min，氧化環(huán)境為1.01X IO5Pa氧氣環(huán)境下處理。
[0008]本發(fā)明所述一種雙極板金屬網(wǎng)流場(chǎng)的處理方法，其特征在于；所述鈍化處理為將雙極板金屬網(wǎng)流場(chǎng)置于鈍化液中處理。
[0009]本發(fā)明所述一種雙極板金屬網(wǎng)流場(chǎng)的處理方法，其特征在于；所述離子轟擊鍍膜處理是:在10_3-10_2kPa氬氣下，輝光放電等離子體環(huán)境中轟擊表面5-60min，然后在10-3-10_2kPa氬氣下，電弧放電等離子體環(huán)境中鍍膜5-30min。
[0010]本發(fā)明所述一種雙極板金屬網(wǎng)流場(chǎng)的處理方法，其特征在于；所述輝光放所述電弧放電等離子體環(huán)境中鍍膜鍍的是碳膜、碳鋯膜和碳鈦膜中的一種
[0011]本發(fā)明的有益效果是；
[0012]1、經(jīng)過處理后可保證金屬網(wǎng)流場(chǎng)在燃料電池運(yùn)行環(huán)境下的耐蝕性和導(dǎo)電能力，使金屬網(wǎng)氣體流場(chǎng)的應(yīng)用成為可能，可顯著提升與流場(chǎng)凸起處對(duì)應(yīng)的膜電極在電堆組裝條件下的反應(yīng)氣濃度，進(jìn)而提升電極在實(shí)際電堆運(yùn)行過程中的有效面積，大幅度提升電堆的性能和比功率密度；
[0013]2、流場(chǎng)原材料成本低廉，氧化/鈍化處理及鍍膜過程成本也很低；
[0014]3、氧化/鈍化處理及鍍膜工藝成熟，適用于批量生產(chǎn)和質(zhì)量保證。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為制備雙極板流場(chǎng)用的金屬網(wǎng)示意圖。
[0016]圖中，1.導(dǎo)電耐蝕膜；2.防腐處理的流場(chǎng)本體。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0018]雙極板金屬網(wǎng)流場(chǎng)的處理方法，先對(duì)雙極板金屬網(wǎng)流場(chǎng)進(jìn)行鈍化處理或氧化處理；再對(duì)經(jīng)過耐蝕處理的雙極板金屬網(wǎng)流場(chǎng)兩側(cè)觸面進(jìn)行離子轟擊鍍膜處理，離子轟擊鍍膜處理的鍍膜為導(dǎo)電耐蝕膜I。
[0019]實(shí)施例1:
[0020]雙極板金屬網(wǎng)流場(chǎng)為泡沫鎳制成，泡沫鎳孔徑尺寸50 μ m。首先通過氧化提高耐蝕性，氧化條件:氧化溫度為500°C，氧化時(shí)間為30分鐘，氧化環(huán)境為1.01 X IO5Pa氧氣。再進(jìn)行離子轟擊鍍膜處理，使兩側(cè)接觸面導(dǎo)電、耐蝕:在5Pa氬氣下，輝光放電等離子體環(huán)境中轟擊表面20min，然后在IOPa氬氣下，電弧放電等離子體環(huán)境中鍍膜30min。鍍膜是碳膜。
[0021]實(shí)施例2:
[0022]雙極板金屬網(wǎng)流場(chǎng)為鈦合金網(wǎng)制成，鈦合金網(wǎng)孔徑尺寸1_。
[0023]首先通過鈍化提高耐蝕性，條件:鈍化液為30%硝酸溶液，鈍化溫度為60攝氏度，鈍化時(shí)間為30分鐘。
[0024]再進(jìn)行離子轟擊鍍膜使兩側(cè)接觸面導(dǎo)電、耐蝕:在2Pa氬氣下，輝光放電等離子體環(huán)境中轟擊表面10分鐘，然后在5Pa氬氣下，電弧放電等離子體環(huán)境中鍍膜10分鐘。鍍膜是碳鈦膜。
[0025]實(shí)施例3
[0026]制備雙極板流場(chǎng)用的金屬網(wǎng)為不銹鋼網(wǎng)，孔徑尺寸1_。
[0027]首先通過鈍化提高耐蝕性，條件:鈍化液組成為10g/L氫氧化鈉、15g/L碳酸鈉，50g/L磷酸鈉，5g/L硅酸鈉和lg/L高錳酸鉀，鈍化溫度為80°C，鈍化時(shí)間為20分鐘。再進(jìn)行再進(jìn)行離子轟擊鍍膜使兩側(cè)接觸面導(dǎo)電、耐蝕:在2Pa氬氣下，輝光放電等離子體環(huán)境中轟擊表面10分鐘，然后在5Pa氬氣下，電弧放電等離子體環(huán)境中鍍膜10分鐘。鍍膜是碳鋯膜。
【權(quán)利要求】
1.一種雙極板金屬網(wǎng)流場(chǎng)的處理方法，包括耐蝕處理和導(dǎo)電處理，其特征在于；所述耐蝕處理是對(duì)雙極板金屬網(wǎng)流場(chǎng)進(jìn)行鈍化處理或氧化處理；所述導(dǎo)電處理是將經(jīng)過耐蝕處理的雙極板金屬網(wǎng)流場(chǎng)兩側(cè)接觸面進(jìn)行離子轟擊鍍膜處理，所述離子轟擊鍍膜處理的鍍膜為導(dǎo)電耐蝕膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種雙極板金屬網(wǎng)流場(chǎng)的處理方法，其特征在于；所述雙極板金屬網(wǎng)流場(chǎng)的金屬網(wǎng)是泡沫鎳、不銹鋼網(wǎng)、鈦網(wǎng)和鈦合金網(wǎng)中的一種，網(wǎng)的孔徑為ΙΟμπι?Imm0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種雙極板金屬網(wǎng)流場(chǎng)的處理方法，其特征在于；所述氧化處理為:將雙極板金屬網(wǎng)流場(chǎng)在溫度為500-700°C，氧化時(shí)間為30-210min，氧化環(huán)境為1.01X IO5Pa氧氣環(huán)境下處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種雙極板金屬網(wǎng)流場(chǎng)的處理方法，其特征在于；所述鈍化處理為將雙極板金屬網(wǎng)流場(chǎng)置于鈍化液中處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種雙極板金屬網(wǎng)流場(chǎng)的處理方法，其特征在于；所述離子轟擊鍍膜處理是:在10_3-10_2kPa氬氣下，輝光放電等離子體環(huán)境中轟擊表面5-60min，然后在10-3-10_2kPa氬氣下，電弧放電等離子體環(huán)境中鍍膜5-30min。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種雙極板金屬網(wǎng)流場(chǎng)的處理方法，其特征在于；所述電弧放電等離子體環(huán)境中鍍膜鍍的是碳膜、碳鋯膜和碳鈦膜中的一種。
【文檔編號(hào)】H01M4/88GK103633338SQ201310667216
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月9日
【發(fā)明者】付宇, 侯中軍 申請(qǐng)人:新源動(dòng)力股份有限公司