[发明专利]一种燃料电池双极板用耐腐蚀膜层及其制备方法

说明书

本申请涉及真空镀膜领域，具体公开了一种燃料电池双极板用耐腐蚀膜层及其制备方法。燃料电池双极板用耐腐蚀膜层包括依次覆盖于燃料电池双极板表面的Ti层、TiC层以及C层；其制备方法包括以下步骤：步骤1，清洗燃料电池双极板，并放入真空镀膜室中加热、抽真空；步骤2，真空镀膜室内辉光清洗；步骤3，沉积Ti层；步骤4，沉积TiC层；步骤5，沉积C层；燃料电池双极板采用上述制备方法制备所得。本申请的产品可用于燃料电池中，具有成本低的优点；另外，本申请的制备方法具有易于批量生产、时间短、成本低的优点。

技术领域

本申请涉及真空镀膜领域，更具体地说，它涉及一种燃料电池双极板用耐腐蚀膜层及其制备方法。

背景技术

氢能燃料电池是一种以电化学反应将燃料与氧化剂中的化学能转变为电能的能量转换装置。氢能相比其他大规模的储能方式，具有能量密度高，生产、存储、利用无污染，运行维护成本低等优点，是一种非常理想的绿色大规模储能技术。因此，燃料电池作为一种清洁高效的发电技术，近年来得到了企业以及科研工作者的广泛关注。

然而，目前制约燃料电池产业化的关键因素是高成本，而燃料电池的成本中占比最高的是燃料电池电堆，燃料电池电堆的成本主要包括Pt催化剂、质子交换膜和双极板。其中，双极板是燃料电池装置中造价最高的一部分，双极板能够分隔氧化剂和还原剂，并提供气体的流动通道，同时还起着集流导电的作用。

为了保证燃料电池的性能，一般都要求双极板需要同时具有较高的耐腐蚀性和较低的电阻率。目前的双极板按材料主要分为石墨板和金属板，石墨双极板的导电性能好、耐腐蚀，其具有很好的导热性能，但石墨板的脆性比较大，不易加工，难以实现大批量生产；金属双极板成型方便、成本低，但耐腐蚀性能差，通常需要对金属双极板表面进行加工处理，在金属双极板表面形成导电性能好的耐腐蚀薄膜。

针对上述中的相关技术，发明人认为，能满足金属双极板的导电性能以及耐腐蚀性能要求的薄膜材料以贵金属或稀有金属居多，如：Au、Ag、Pt等，从而使得燃料电池的成本始终难以下降；而石墨层与金属双极板的结合力差，膜层的致密性差，难以满足耐腐蚀性的要求，因此，提出一种低成本且同时能满足金属双极板的耐蚀性和导电性要求的膜层极为重要。

发明内容

为了在满足燃料电池双极板的耐腐蚀性和导电性能要求的前提下降低燃料电池的生产成本，本申请提供一种燃料电池双极板用耐腐蚀膜层及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种燃料电池双极板用耐腐蚀膜层，采用如下的技术方案：

一种燃料电池双极板用耐腐蚀膜层，包括依次覆盖于燃料电池双极板表面的Ti层、TiC层以及C层。

通过采用上述技术方案，通过在燃料电池双极板表面依次覆盖Ti层、TiC层以及C层，Ti层有利于提高燃料电池双极板的耐腐蚀性能，C层具有较佳的导电性能，同时，采用TiC层作为Ti层与C层的过渡层，有利于改善耐腐蚀膜层与燃料电池双极板的结合力，使得形成的膜层的致密性更好，从而使得耐腐蚀膜层更容易满足燃料电池双极板的耐腐蚀性能以及导电性能的要求。

由于TiC层有部分组分与Ti层以及C层的相同，通过采用TiC层作为过渡层，一方面有利于更好地提高TiC层与Ti层以及C层的结合力，使得耐腐蚀膜层与燃料电池双极板的结合力更强，另一方面，还有利于简化加工工序，使得加工操作更加简单方便，无需在加工过程中额外更换其他靶材。

优选的，所述C层为石墨C层。

通过采用上述技术方案，通过采用石墨C层作为C层，石墨具有很好的导电性、耐腐蚀性以及导热性，完全满足燃料电池双极板的性能要求，且石墨C的成本低，有利于更好地降低燃料电池的成本。

第二方面，本申请提供一种燃料电池双极板用耐腐蚀膜层的制备方法，采用如下的技术方案：

一种上述燃料电池双极板用耐腐蚀膜层的制备方法，包括以下步骤：