[发明专利]一种用于氢燃料电池金属双极板复合膜层及制备方法

权利要求书

1.一种用于氢燃料电池金属双极板复合膜层，其特征在于：包括金属双极板基体和沉积在金属双极板基体表面的复合膜层，所述的复合膜层从下至上包括依次沉积的CrNiPd层、CrSiC层和C层；所述的CrNiPd层中的晶体结构的化学结构通式为Cr_x1Ni_y1Pd_z1；所述CrSiC层的化学结构通式为Cr_x2Si_y2C_z2。

2.根据权利要求1所述的一种用于氢燃料电池金属双极板复合膜层，其特征在于：所述的CrNiPd层中的晶体结构的化学结构通式为Cr_x1Ni_y1Pd_z1，所述Cr_x1Ni_y1Pd_z1中x1为0.5-0.7，y1为0.1-0.3，z1为0.1-0.3；所述CrSiC层的化学结构通式为Cr_x2Si_y2C_z2，所述Cr_x2Si_y2C_z2中x2：y2+z2为 1:1。

3.根据权利要求1所述的一种用于氢燃料电池金属双极板复合膜层，其特征在于：所述CrNiPd层厚度为0.2-0.5μm，所述CrSiC层厚度为0.4-0.8μm，所述C层厚度为0.1-0.3μm。

4.根据权利要求3所述的一种用于氢燃料电池金属双极板复合膜层，其特征在于：所述C层为石墨C层。

5.如权利要求1-4任一项所述的一种用于氢燃料电池金属双极板复合膜层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将清洗洁净的金属双极板基体放入磁控溅射设备的真空腔室中，依次经抽真空、加热、通入氩气、离子源清洗处理后，首先采用磁控溅射法依次沉积CrNiPd层、CrSiC层和C层，分步骤如下：

（1）同时开启Cr靶、Ni靶和Pd靶，在双极板基体的表面沉积CrNiPd层；

（2）关闭Cr靶、Ni靶和Pd靶，在保持总气压的情况下通入C₂H₂至C₂H₂与氩气之间的分压保持稳定，之后同时开启Cr靶和Si靶，沉积CrSiC层；

之后采用等离子喷涂法在CrSiC层表面沉积石墨C层。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述磁控溅射法的条件包括气体总压，在溅射过程中所述气体总压保持稳定，控制在3.0×10^-1Pa-5.0×10^-1Pa。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述的氩气分压和C₂H₂分压比例为1:0.9-1.0:0.7。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述磁控溅射法的条件还包括工件偏压、靶电流、辅助沉积电流和溅射时间；

磁控溅射过程中所述工件偏压和所述辅助沉积电流保持稳定，所述工件偏压设为-100--200V，所述辅助沉积电流为0-1A，且辅助沉积电流不包括0A；

在步骤（1）中所述Cr靶电流为20-30A，所述Ni靶电流为10-15A，所述Pd靶电流为10-15A；在步骤（2）中所述Cr靶电流为20-30A，所述Si靶电流为15-20A；

步骤（1）中溅射时间30min-60min，步骤（2）中溅射时间30min-90min。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述的离子源清洗为采用工作压强的氩气，在-800--900V的工件偏压，3-5A的离子源电流下对所述双极板基体表面进行轰击10min-30min。

10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：溅射过程中，真空腔室中的温度控制在150℃-250℃。