[发明专利]一种磁控溅射双极板-膜电极总成和电堆及其制备方法

权利要求书

1.一种磁控溅射双极板-膜电极总成的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）裁剪两张碳纸，作为双极板-扩散层的基底骨架；

（2）将石墨、树脂和导电填料球磨并干混得到共混物料，将碳纸分别置于模压机中，将共混物料置于碳纸的一侧，模压得到阳极碳纸双极板和阴极碳纸双极板；

（3）在阴极碳纸双极板、阳极碳纸双极板的另一侧通过磁控溅射设备溅射出碳微孔层，得到阳极扩散层-双极板和阴极扩散层-双极板；

（4）将阳极扩散层-双极板、催化剂负载膜、阴极扩散层-双极板采用热压贴合的方式模压，得到双极板-膜电极总成。

2.根据权利要求1所述的磁控溅射双极板-膜电极总成的制备方法，其特征在于：石墨、树脂、导电填料的比例为（0.4~0.6）：（0.3~0.5）：（0.01~0.2）。

3.根据权利要求1所述的磁控溅射双极板-膜电极总成的制备方法，其特征在于：导电填料为碳纳米管，长度0.5mm~2mm的短切碳纤维以及过渡金属粉末的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的磁控溅射双极板-膜电极总成的制备方法，其特征在于：步骤（2）中模压方式为5~50MPa九个模压工段，模压时间为10~20min，模压方式为冷压成型。

5.根据权利要求1所述的磁控溅射双极板-膜电极总成的制备方法，其特征在于：碳微孔层厚度为50µm ~100µm。

6.根据权利要求1所述的磁控溅射双极板-膜电极总成的制备方法，其特征在于：步骤（4）中热压时间为90~120s，热压压力为90~120MPa，热压温度为90~120℃。

7.根据权利要求1所述的磁控溅射双极板-膜电极总成的制备方法，其特征在于：磁控溅射反应气体为乙炔，溅射气体为氩气；气体分压P（乙炔）/P（氩气）为0.2，沉积气体总压强设置为5Pa，直流溅射电流为5A，基材偏压为150V，基材温度为200℃，基材与靶材的距离为80mm。

8.一种由权利要求1-7任一项所述的磁控溅射双极板-膜电极总成的制备方法制备的磁控溅射双极板-膜电极总成。

9.一种具有磁控溅射双极板-膜电极总成的电堆，其特征在于：包括权利要求8所述的多片磁控溅射双极板-膜电极总成、端板、阳极绝缘板、阳极集流板、阴极集流板及阴极绝缘板，双侧采用束带捆扎并焊接组成电堆。

10.根据权利要求9所述的具有磁控溅射双极板-膜电极总成的电堆，其特征在于：两片磁控溅射双极板-膜电极总成之间采用三元乙丙橡胶粘合密封。