[发明专利]一种耐蚀导电金属双极板及其制备方法

说明书

本发明公开一种耐蚀导电金属双极板及其制备方法，其中，所述耐蚀导电金属双极板包括金属基板和涂层，所述涂层沉积于所述金属基板表面，所述涂层包括由Fe、Co、Cr、N i、A l五种金属元素组成的金属体系以及石墨烯，所述石墨烯的含量为所述金属体系含量的1‑3wt％；其中，在所述金属体系中，Fe元素的含量为15‑20wt％，Co元素的含量为14‑20wt％，Cr元素的含量为20‑32wt％，N i元素的含量为20‑32wt％，A l元素的含量为19‑26wt％。本发明技术方案采用石墨烯改性FeCoCrN iA l高熵合金涂层，且将该改性后的涂层应用于金属双极板上，大幅度提高了金属双极板的耐腐蚀性能且同时降低了金属双极板的接触电阻。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种耐蚀导电金属双极板及其制备方法。

背景技术

通常，双极板(BP)被认为是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的关键组成部分，它占PEMFC成本的40％左右。特别是，双极板确保了PEMFC电堆的机械强度，收集电化学反应过程中产生的电流，防止气体泄漏，并隔离燃料和氧化剂气体。当前主流开发的双极板类型主要有金属双极板、复合双极板、石墨双极板。其中，由于金属双极板具有良好的导电性、导热性、阻气性以及机械加工性能,其厚度可以达到0.07～0.1mm,大功率金属板电堆的体积比石墨板电堆电堆的体积更小且功率密度更大,使得金属双极板在车用电堆领域大放光彩。然而，不可忽略的是金属板遇腐蚀后会释放出对催化剂有毒害作用的金属离子，或形成使界面接触电阻增大的致密氧化膜，以上将造成燃料电池的输出功率和使用寿命大打折扣。因此，开发具有高耐腐蚀性、低界面接触电阻的金属双极板意义重大。

当前处理导电性与耐蚀性合理匹配的最有效策略是对金属板表面涂层改性，涂层材料成分的设计起关键作用。其中，高熵合金突破了传统的合金设计理念，因具备高熵效应、晶格畸变效应、迟滞扩散效应和“鸡尾酒”效应等，成为金属材料领域的研究热点之一。

上述内容仅用于辅助理解发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种耐蚀导电金属双极板及其制备方法，旨在提升金属双极板的耐腐蚀性能以及降低金属双极板的界面接触电阻。

为实现上述目的，本发明提出的耐蚀导电金属双极板，包括：

金属基板；

涂层，沉积于所述金属基板表面，所述涂层包括由Fe、Co、Cr、Ni、Al五种金属元素组成的金属体系及石墨烯，所述石墨烯的含量为所述金属体系含量的1-3wt％；其中，

在所述金属体系中，Fe元素的含量为15-20wt％，Co元素的含量为14-20wt％，Cr元素的含量为20-32wt％，Ni元素的含量为20-32wt％，Al元素的含量为19-26wt％。

在一实施例中，所述涂层的厚度为0.4-0.6mm。

本发明还提出一种上述耐蚀导电金属双极板的制备方法，包括如下步骤：

S1：筛选出符合粒度要求的Fe、Co、Cr、Ni、Al五种金属单质粉末和石墨烯粉末；

S2：将所述S1中筛选出的Fe、Co、Cr、Ni、Al五种金属单质粉末和石墨烯粉末按照一定比例混合均匀，获得混合粉末，所述混合粉末中的Fe、Co、Cr、Ni、Al五种金属单质粉末组成金属体系，所述金属体系中Fe元素的含量为15-20wt％、Co元素的含量为14-20wt％、Cr元素的含量为20-32wt％、Ni元素的含量为20-32wt％、Al元素的含量为19-26wt％，且所述石墨烯的含量为所述金属体系总含量的1-3wt％；

S3：将所述混合粉末先后进行球磨处理、干燥处理，得到干燥后粉末；

S4：将所述干燥后粉末沉积于金属基板表面，制得所述耐蚀导电金属双极板。