[发明专利]一种减少燃料电池钛金属双极板表面微观缺陷的方法

说明书

一种减少燃料电池钛金属双极板表面微观缺陷的方法，先对钛金属双极板进行超声除油，然后将浓度30‑60g/L的H₂SO₄溶液、浓度2‑10 g/L的HF溶液、浓度20‑40 g/L的甲醇加入蒸馏水中，搅拌混合均匀，配制出抛光液，再对钛金属双极板进行电化学抛光，使得钛金属双极板表面逐渐达到微观整平的目的，能够减少钛金属双极板表面的微观缺陷，如轧制过程中产生的微观裂纹，或者是双极板表面导电耐蚀碳涂层的缺陷，显著提高双极板涂层的寿命及可靠性。电化学抛光时使用了特制的抛光液，抛光液成分简单、性能稳定、效果良好，并且合理设置了抛光工艺，适合大批量生产应用。

技术领域

本发明涉及燃料电池钛金属双极板领域，尤其涉及一种减少燃料电池钛金属双极板表面微观缺陷的方法。

背景技术

质子交换膜燃料电池（PEMFC）是一种将氢燃料和氧化剂中的化学能通过电极反应直接转化为电能的装置，其中生成物只有水，具有能量转换效率高、无污染、快速启动、寿命长和功率密度高等优点，双极板作为质子交换膜燃料电池的关键组成部件之一，占整个电堆总成本的40-50%，总质量的70-80%，起着收集和传导电流、分隔氧化剂和燃料气、导通运输气体、传热以及支撑整个电堆骨架的作用。

双极板需要具有良好的导电导热性、气体渗透率低、较高的机械强度，其苛刻的酸性工作环境也使其必须具有不错的耐腐蚀性。常用的双极板有石墨双极板、金属双极板和复合材料双极板。石墨双极板作为传统双极板具有良好的导电性能和耐腐蚀性能，但石墨本身孔隙率较大，使其无法很好的阻隔反应气，也很容易造成水的透过；机械性能差，脆性大，这给其加工带来巨大难度，并且在汽车中使用时无法承受汽车行驶时的震动。金属双极板（钛、不锈钢等）具有良好的力学性能和导电性能，但是在服役环境中（pH=2～3，T=65℃～90℃）与电解质溶液接触时表明容易形成钝化膜，使双极板与扩散层之间的接触电阻增加，从而导致燃料电池输出功率和使用寿命降低；并且金属双极板在电解质溶液中会发生局部腐蚀溶解，金属离子的溶解会污染膜电极，使催化剂中毒，大大削减电池寿命，因此普通的金属双极板无法直接满足PEMFC的服役要求。与不锈钢相比，钛金属的耐腐蚀性能更加优异，钛金属双极板具有更长的使用寿命和更好的可靠性；但是钛金属的延伸率只有25%～30%，远低于不锈钢（延伸率40%以上），因此钛金属双极板在轧制和冲压成型过程中表面难以避免地存在许多的微观缺陷，这些缺陷对双极板涂层的制备过程有重要影响，因此必须尽量减少或消除这些微观缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种减少燃料电池钛金属双极板表面微观缺陷的方法，减少钛金属双极板表面的微观裂纹，得到表面平整、缺陷少的钛金属双极板。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种减少燃料电池钛金属双极板表面微观缺陷的方法，包括以下步骤：

步骤一、超声除油

将钛金属双极板放入超声除油装置中，使用工业脱脂剂进行超声除油脱脂，除油后使用蒸馏水清洗干净；

步骤二、配制抛光液

将浓度30-60g/L的H₂SO₄溶液、浓度2-10 g/L的HF溶液、浓度20-40 g/L的甲醇加入蒸馏水中，搅拌混合均匀，得到抛光液；

步骤三、电化学抛光

将步骤一超声除油后的钛金属双极板和直流电源正极连接，将石墨阴极板和直流电源负极连接，控制阴阳极间距为30-50mm；将钛金属双极板和石墨阴极板均放入步骤二配制的抛光液内，保证钛金属双极板完全浸没在抛光液中，并控制石墨阴极板和钛金属双极板处于正对位置；开启直流电源进行电化学抛光，控制电源电压为30-60V，抛光时间16-60s，抛光温度10-25℃；

步骤四、干燥处理

对步骤三电化学抛光后的钛金属双极板使用蒸馏水冲洗干净，再使用洁净压缩空气吹干。

优选的，步骤一中，使用LT-T4030工业脱脂剂进行超声除油脱脂。