[发明专利]一种燃料电池双极板及制备方法

权利要求书

1.一种燃料电池双极板，其特征在于，所述双极板200包括阳极板和阴极板，阳极板和阴极板之间为燃料电池膜电极，阳极板、膜电极和阴极板相互层叠在一起；

所述阳极板和阴极板均包括进气口210、出气口230和流场结构220，流场结构220内部设置有流道222，流道222之间设置有隔壁224；进气口210在流场结构220的一端，与流道相连，气体通过进气口210进入流场结构220，并通过膜电极进行化学反应；出气口在流场结构220的另一端，进气口210与出气口230呈对角线分布，气体在完成化学反应后通过与流道222相连的出气口230排出；

双极板200和膜电极100之间安装有垫圈310和间距调整构件320，垫圈310安装在双极板200外侧，间距调整构件320安装在垫圈310外侧，通过间距调整构件320调整双极板和膜电极之间的距离；

所述流场结构220包括第一流场结构、第二流场结构和第三流场结构，第二流场结构位于中间，第一流场结构和第三流场结构位于两侧；第二流场结构中的流道222呈平行分布；第一流场结构和第三流场结构中的流道均呈蛇形分布。

2.如权利要求1所述的一种燃料电池双极板，其特征在于，所述阳极板和阴极板均包括基板和涂层；所述基板采用金属材料，包括不锈钢、铝、钛其中一种及以上；所述涂层沉积在基板表面，涂层包括碳涂层、金属涂层、合金涂层其中一种及以上。

3.如权利要求2所述的一种燃料电池双极板，其特征在于，所述涂层包括第一涂层和第二涂层，第二涂层沉积在第一涂层上；第一涂层包括铬、钛、锆、钨、镍、钽其中任意一种及以上，采用电子束蒸发沉积在基板上；使用氮气、氨气、氧气、甲烷其中任意一种作为反应气体，通过辉光放电使反应气体电离，然后反应气体离子与第一涂层发生碰撞，沉积在第一涂层上；

所述第一涂层厚度为700～800nm；

所述第二涂层厚度为700～800nm。

4.一种燃料电池双极板制备方法，用于制备如权利要求2所述的双极板，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

步骤S11，制备铁素体不锈钢，所述不锈钢包括以下组分，以质量计：

碳，小于2％；氮，小于2％；硅，小于1％；锰，小于2％；磷，小于0.05％；硫，小于0.05％；铬，15～34％；钼，0.1～5％；铜，0.1～2％；镍，10～15％；钛，小于0.5％；铌，小于0.5％；钒，0～1％；钨，0～4％；镧，0～1％；锆，0～1％；硼，0～0.1％；其余组分为铁；

步骤S12，将不锈钢材料通过冲压成型或者液压成型制成双极板基板；

步骤S13，在硫酸溶液中洗涤基板；所述硫酸溶液浓度为在0.05％～20％，温度为50℃～75℃，洗涤时间为30秒～5分钟；

步骤S14，在硝酸和氢氟酸的混合溶液中钝化基板；所述硝酸占10％～20％，氢氟酸占1％～10％，混合溶液浓度保持在40℃～60℃，钝化时间为30秒～10分钟。

5.如权利要求4所述的一种燃料电池双极板制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括制备基板涂层，具体包括以下步骤：

步骤S21，将基板通过夹具固定在涂层沉积系统转架上，设置转架转速为3r/min，并在整个涂层过程中保持恒定；

步骤S22，关闭涂层沉积系统真空腔室门，打开真空系统使炉腔抽至5×10^-2Pa后准备运行；

步骤S23，打开加热系统使腔内温度升至300℃后保温一小时；

步骤S24，保持温度不变，打开氩气使流量为100sccm，设置压强和偏压分别为4.0Pa和-400V、占空比60％，对基板进行Ar离子辉光放电15min；

步骤S25，保持氩气流量不变，偏压设为-200V，打开柱弧并设弧流为80A，激发高能Ar⁺对基板进行离子刻蚀30min，用于活化基板表面，提高膜基结合力；

步骤S26，关闭柱弧，打开多弧靶进行涂层沉积；

步骤S27，完成涂层沉积后，保持炉腔内真空度，关闭加热系统，基板随炉冷却至室温后取出。