[发明专利]燃料电池的隔膜的涂覆方法及燃料电池的隔膜

说明书

相关申请的交叉引证

本申请要求于2015年11月16日提交的韩国专利申请号10-2015-0160340的优先权和权益，通过引证将其全部结合于本文中。

技术领域

本公开涉及涂覆燃料电池的隔膜的方法以及燃料电池的隔膜。

背景技术

这个部分中的陈述仅提供与本公开有关的背景信息并且可能不构成现有技术。

燃料电池堆可以被分成重复堆叠的部分，诸如电极膜、隔膜、气体扩散层、和垫圈，以及非重复部分，诸如啮合堆叠模块所需要的啮合系统，用于保护堆叠体(堆叠，stack)的外壳，用于提供与车辆接口的部分，以及高电压连接器。燃料电池堆是氢与空气中的氧起反应以发出电、水和热的系统。在这样的燃料电池堆中，高压电、水和氢共存于同一地点，并且因此其具有挑战。

具体地，在燃料电池隔膜的情况下，因为在燃料电池的操作期间产生的正氢离子直接与其接触，所以非常需要耐腐蚀的特性。当使用没有表面处理的金属隔膜时，出现金属腐蚀并且金属表面上产生的氧化物起到电绝缘体的作用，从而导致导电性劣化。此外，在那个时候解离和释放的正金属离子污染MEA(膜电极组件)，从而导致燃料电池的性能劣化。

在碳类隔膜(当前用作燃料电池隔膜)的情况下，存在以下风险，即其处理期间产生的裂纹可能留在燃料电池的内部，所以考虑到其强度和气体渗透性在形成薄膜上存在困难，并且在可加工性等方面具有问题。

在金属隔膜的情况下，尽管由于其优异的延展性而示出有利的可塑性和生产率并且允许薄膜形成和堆叠体的尺寸缩小，但由于腐蚀其可能引起MEA的污染并且由于其表面上形成氧化膜而导致接触电阻增加，从而导致堆叠体的性能的劣化。

发明内容

本公开的示例性形式提供一种涂覆燃料电池的隔膜的方法。

本公开的另一个示例性形式提供燃料电池的隔膜。

根据本公开的示例性形式的燃料电池的隔膜的涂覆方法包括：使金属碳化物前驱物(前体，前驱体，precursor)蒸发以获得前驱物气体；将包含前驱物气体的形成金属碳化物涂覆层的气体引入反应室中；并且将电压施加至反应室使得前驱物气体变为等离子态，从而在基片(基底，基板，substrate)的任一表面或两个表面上形成金属碳化物涂覆层。

金属碳化物前驱物可以包括具有取代或未取代的环戊二烯基基团的化合物。

金属碳化物可以是碳化钛、碳化铬、碳化钼、碳化钨、碳化铜或者碳化铌等。

金属碳化物前驱物可以包括由化学式1表示的化合物。

[化学式1]

在此，Me可以是Ti、Cr、Mo、W、Cu或Nb，

R¹至R³独立地是取代或未取代的C1至C30烷基基团、C3至C30环烷基基团、C6至C30芳基基团、C2至C30杂芳基基团、C1至C10烷氧基基团、C1至C10氨基烷基基团，

n是0至4，

R⁴是C1至C30烷基基团，当n是2或更大时，多个R⁴可以是彼此相等的或者彼此不同的。

金属碳化物前驱物可以包括(三甲基)五甲基环戊二烯基钛、环戊二烯基(环庚三烯基)钛、三(二甲基氨基)环戊二烯基钛(tris(dimethylamino)titanium cyclopentadienylide)、或环戊二烯基三(异丙醇)钛(cyclopentadienyl tris(isopropoxide)titanium)。

金属碳化物前驱物可以在50℃至100℃的温度范围内被蒸发以获得前驱物气体。

金属碳化物涂覆层可以在80℃至150℃的温度范围内形成。

根据示例性形式的燃料电池的隔膜通过上述方法获得并且包括基片和形成在基片的一个表面或两个表面上的金属碳化物涂覆层，其中金属碳化物涂覆层包括5at％至50at％的金属碳化物和0.01at％至15at％的金属氧化物。

金属碳化物涂覆层的厚度可以是在50nm至1000nm的范围内。

根据本公开的示例性形式，可以在低温下形成涂覆层，从而减少基片的变形。

根据本公开的示例性形式，可以在低温下形成涂覆层，从而节省生产成本。

根据本公开的示例性形式，可以通过PECVD(等离子体增强的化学气相沉积)方法形成涂覆层，并且因此即使在大面积和大规模生产的情况下也形成涂覆层。