[发明专利]一种质子交换膜燃料电池用铝合金双极板的表面改性方法

摘要

本发明提供了一种质子交换膜燃料电池用铝合金双极板的表面改性方法，以NaOH水溶液作为刻蚀液，对铝合金先进行预处理，以使其表面羟基化，然后在3‑氨基丙基三乙氧基硅烷的水‑乙醇混合溶液中进行自组装，接下来再在石墨烯水溶液中进行自组装，再在干燥箱中进行热处理，最后在水合肼蒸汽中还原氧化石墨烯，即得到3‑氨基丙基三乙氧基硅烷‑还原氧化石墨烯复合膜改性的铝合金双极板。本发明极大地提高铝合金双极板在质子交换膜燃料电池模拟液中的耐腐蚀性能，接触电阻较小，而且，本发明成本低，操作简单，可工业化批量生产。

主权项

1.一种质子交换膜燃料电池用铝合金双极板的表面改性方法，其特征在于包括以下步骤：1)一个制备刻蚀液的步骤，所述的刻蚀液为第一NaOH溶液，所述的第一NaOH溶液的浓度为0.01‑0.2M；2)一个配制3‑氨基丙基三乙氧基硅烷溶液的步骤，所述3‑氨基丙基三乙氧基硅烷溶液由水、乙醇和3‑氨基丙基三乙氧基硅烷组成，所述的水、乙醇和3‑氨基丙基三乙氧基硅烷的体积比为75:22:3或97:0:3或0:97:3，采用醋酸调pH为3‑6，30‑60℃下水解10‑30h；3)一个配制氧化石墨烯水溶液的步骤，所述的氧化石墨烯水溶液的浓度为0.5‑3mg/ml，采用第二NaOH溶液调节氧化石墨烯溶液的pH为9‑13；4)一个对铝合金进行预处理的步骤，将铝合金经打磨处理后，置于丙酮中，超声清洗，氮气吹干，再依次用无水乙醇、去离子水冲洗，氮气吹干，以除去铝合金表面油污和油脂；5)一个化学刻蚀的步骤，将经预处理后的铝合金置于刻蚀液中进行化学刻蚀，刻蚀时间为10‑60s，刻蚀后经超声清洗，氮气吹干，即得到表面羟基化的铝合金；6)一个在3‑氨基丙基三乙氧基硅烷溶液中进行自组装的步骤，将经表面羟基化的铝合金置于3‑氨基丙基三乙氧基硅烷溶液中自组装，自组装的条件为：于20‑60℃下反应10‑60min，即得3‑氨基丙基三乙氧基硅烷修饰的铝合金表面；7)一个自组装氧化石墨烯的步骤，将3‑氨基丙基三乙氧基硅烷修饰的铝合金置于氧化石墨烯溶液中，自组装，自组装氧化石墨烯的条件为：于60‑120℃下反应10‑60min，暖风吹干，备用；8)一个热处理的步骤，将经过上一步处理后的铝合金置于干燥箱中热处理，热处理条件为120‑180℃下热处理1‑5h，备用；9)一个采用水合肼蒸汽还原的步骤，将经过上一步处理的铝合金悬挂于一个容器中，所述的容器中加入质量分数为50％的水合肼溶液，所述的水合肼溶液的体积与容器的体积比在1:500到1:25之间，所述的容器密封后置于干燥箱中加热以将氧化石墨烯还原为还原氧化石墨烯，还原的条件为：于80‑120℃反应5‑10h，冷却至室温后取出，即得到3‑氨基丙基三乙氧基硅烷‑还原氧化石墨烯复合膜改性的铝合金双极板。