[发明专利]一种电化学蚀刻制备燃料电池金属双极板流场的方法

说明书

本发明公开了一种燃料电池金属双极板流场制作方法，属于燃料电池领域，特别涉及一种燃料电池金属双极板的制作工艺。该方法主要是依据电化学阳极溶解的原理，在金属双极板表面蚀刻所需流道，并在蚀刻流场后的槽内镀疏水膜，改善水管理，并增强流场板耐腐蚀性。电化学蚀刻金属双极板流场，并在流场槽内镀疏水保护膜。所述疏水保护膜为PTFE膜、十三氟辛基三乙氧基硅烷膜或十七氟癸基三乙氧基硅烷膜中的任意一种。该方法具有低成本、时间周期短、模板易于修改、制作方便等优点。该方法能够实现不同试样双极板流场的连续制作，以达到对流场的不断微调，得到最佳流场性能。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种电化学蚀刻制备燃料电池双极板流场的方法。

背景技术

双极板在质子交换膜燃料电池中具有重要作用，同时双极板运行在高温酸性高湿度的环境，其性能对于电堆的质量和成本有很大影响，能够得到成本较低、性能较好的双极板能有效地降低质子交换膜燃料电池的成本，推动其商业化进程。而不锈钢具有很多优良的性能，同时成本也比较低，使用不锈钢制作的金属双极板具有良好导电性、阻气性好、易加工成型、机械强度高、延展性好等优势，从而提高PEMFC的体积、质量功率密度和降低成本。

金属双极板流场成形技术一般采用冲压、模压以及激光等，其加工周期较长、工艺复杂，并且加工出的金属板也易于发生变形和存在残余应力有发生应力腐蚀的隐患。有人提出采用结合光刻和电解加工对金属工件进行微细电化学加工，但是微细电化学加工所需设备要求高、加工间隙小、加工效率低，且加工出的双极板仍需表面改性等后处理，提高其耐腐蚀性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种快速制作燃料电池双极板流场的方法，该方法对设备要求低、制作成本低、周期短、模板易于修改、制作方便。

一种电化学蚀刻制备燃料电池双极板流场的方法，其特征在于电化学蚀刻双极板流场，并在流场槽内镀疏水保护膜。

进一步地，本发明采用电化学蚀刻制作双极板流场流程：

(1)防蚀层制作：在清洗后的不锈钢基材表面刮涂一层感光油墨后进行前烘，温度为80'C，时间为30-60分钟。烘干处理后，胶片贴于防蚀层进行曝光，曝光使用8W碘镓灯，灯距5cm，曝光3-5分钟。用预先配置好的1％碳酸钠显影液显影，即得到所需图形。再次烘干进行固化，温度控制在150℃-155℃，时间为50-60分钟。

(2)电化学蚀刻：配置电解液：14％-18％硝酸钠、1％-3％柠檬酸、0.5％-0.8％乙二醇以及0.016％-0.020％糖精，余量为水。以覆盖有防蚀层的不锈钢为阳极，炭板为阴极，进行阳极溶解，阴阳极间距1-4cm电流密度控制在0.8-1.5A/CM²，溶解过程中通过加入硫酸保持溶液pH低于2。

(3)将电化学蚀刻后的不锈钢板在未脱模时通过浸渍法镀疏水膜。(4)在4％氢氧化钠条件下去除防蚀层。

进一步地，所述疏水保护膜为PTFE膜、十三氟辛基三乙氧基硅烷膜或十七氟癸基三乙氧基硅烷膜中的任意一种。

进一步地，所述十七氟癸基三乙氧基硅烷膜的制备是：取十七氟癸基三乙氧基硅烷与蒸馏水按比例1:(2.5-4)混合，再按比例1：(0.9-1.2)加入乙醇搅拌3h充分水解，70-90摄氏度下将样品浸没3-6h，取出样品在干燥箱中100-130摄氏度固化8-12h。

进一步地，所述十三氟辛基三乙氧基硅烷膜的制备是：取十三氟辛基三乙氧基硅烷与蒸馏水按1：(3-4.5)混合，再按比例1；(0.8-1.1)加入乙醇搅拌2-5h充分水解，60-100摄氏度下将样品浸没4-6h，取出样品在干燥箱中90-120摄氏度固化20-24h。