CN103606688A - 一种燃料电池金属双极板板表面改性层的无微孔处理方法 - Google Patents
一种燃料电池金属双极板板表面改性层的无微孔处理方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103606688A CN103606688A CN201310643380.6A CN201310643380A CN103606688A CN 103606688 A CN103606688 A CN 103606688A CN 201310643380 A CN201310643380 A CN 201310643380A CN 103606688 A CN103606688 A CN 103606688A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- container
- processing method
- bipolar plate
- inert gas
- plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/88—Processes of manufacture
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
一种燃料电池金属双极板表面改性层的无微孔处理方法,处理方法用的装置包括容器和惰性气体源,容器上设有加热器、进气口阀门和出气口阀门,进气口阀门与惰性气体源相连,容器上还设有气压表和氧气检测器。处理方法是:将完成镀膜的不锈钢双极板先置于空气中,使膜层的微孔中充分吸附空气;将镀膜不锈钢双极板在充满惰性气体的容器中加热至120~180℃,并保持30~60min,使微孔区域发生氧化反应生成氧化层并填补微孔。有益效果是:只对微孔进行氧化处理,防止发生点蚀,提升整个镀膜双极板的耐久性及耐蚀性;改性膜层主体表面不氧化,不影响镀膜双极板性能;装置简单,操作简便。
Description
技术领域
本发明属于燃料电池技术领域,尤其涉及质子交换膜燃料电池金属板表面改性层的处理方法。
背景技术
双极板是质子交换膜燃料电池的重要部件,需要同时具备优良的导电性能和耐蚀性能。为了提高电堆的比功率密度,金属材料双极板被认为是燃料电池车用的必然选择。因此,在金属板上制备耐蚀导电涂层意义重大。现有技术中,改性方法具备大批量生产可行性、同时改性层兼具耐蚀和导电性能的技术路线只有两大类:一是电镀贵金属,二是离子镀碳基多层复合膜。现有技术的这两类方法的不足是:电镀会产生大量污染,与燃料电池的绿色理念相悖,而且贵金属成本很高;离子镀碳基复合膜既有很好的耐蚀导电性,也可规模生产,过程环保。但是采用离子镀等物理方法制备的薄膜很难保证没有微孔。在燃料电池的腐蚀环境中,腐蚀介质将通过微孔进入膜层内部甚至达到金属基体,使双极板受到腐蚀损害。腐蚀产生的金属离子还能污染电极,导致电池性能下降;双极板严重腐蚀则会导致穿孔,严重影响镀膜双极板的耐久性及安全性。
发明内容
本发明的目的是提供一种低温氧化处理镀膜不锈钢双极板的方法,以提高质子交换膜燃料电池用镀膜不锈钢双极板的耐久性及耐蚀性。
本发明的技术方案是:一种燃料电池金属双极板板表面改性层的无微孔处理方法,金属双极板板表面改性层是用物理气相沉积法在不锈钢双极板表面制备的镀膜,其特征在于:所述处理方法包括以下步骤:
1)将完成镀膜的不锈钢双极板先置于空气中1~24小时,使镀膜双极板表面膜层的微孔中吸附存留空气;
2)将经过步骤1)的镀膜不锈钢双极板置于密闭容器中,向容器中通入惰性气体,同时排空容器中的空气,使容器内氧气浓度<0.5%,体积比,使容器中充满惰性气体,保持容器内的压强在1.0×105~108Pa;
3)对容器加热至120~180℃,并保持30~60min,使微孔区域发生氧化反应生成氧化层并填补微孔。
本发明所述一种燃料电池金属双极板板表面改性层的无微孔处理方法,其特征在于:所述惰性气体为氮气、氩气和氦气中的一种或几种的混合气体。
本发明所述一种燃料电池金属双极板板表面改性层的无微孔处理方法用的装置,包括容器和惰性气体源,其特征在于:所述容器是密闭容器,容器上设有加热器、进气口和出气口,进气口和出气口分别设有进气口阀门和出气口阀门,进气口阀门与惰性气体源相连,容器上还设有气压表和氧气检测器。
本发明所述一种燃料电池金属双极板板表面改性层的无微孔处理方法用的装置,其特征在于:所述加热器是可控温加热器。
本发明的原理是:利用镀膜双极板表面膜层的微孔中吸附存留的空气作为氧化物质,在惰性气体环境中,150℃条件下使微孔区域发生氧化反应,利用生成的氧化物填补微孔,提高镀膜双极板的耐久性及耐蚀性,同时防止镀层表面发生氧化而影响导电性。
本发明的有益效果是;
1.针对镀膜不锈钢双极板表面容易腐蚀腐蚀的微孔(无镀层或存在镀层缺陷)进行氧化处理,可防止金属双极板发生点蚀,进而显著提升整个镀膜双极板的耐久性及耐蚀性;
2.针对镀膜不锈钢双极板表面容易腐蚀腐蚀的微孔进行处理,可避免改性膜层的主体表面发生氧化反应导致双极板电阻提高,不会对镀膜双极板性能造成不良影响;
3.装置简单,操作简便。
附图说明
图1是氧化处理装置示意图
附图中,1、容器,2、出气口阀门,3、膜层,4、不锈钢基体,5、可控温加热器,6、惰性气体源,7、进气口阀门,8、气压表,9、氧气检测器。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
氧化处理处理装置如图1所示,包括容器1、出气口阀门2、镀膜不锈钢双极板34(膜层3和不锈钢基体4)、可控温加热器5、惰性气体源6、进气口阀门7、气压表8、氧气检测器9,容器1是密闭容器,容器1上设有加热器5、进气口和出气口,进气口和出气口分别设有进气口阀门7和出气口阀门2,进气口阀门7与惰性气体源6相连,容器1上还设有气压表8和氧气检测器9。加热器(5)是可控温加热器。
处理方法是:将完成镀膜的不锈钢双极板先置于空气中12小时,使镀膜双极板表面膜层的微孔中吸附存留空气;将镀膜不锈钢双极板置于容器1中,封闭容器。打开进气口阀门7使惰性气体-氮气从惰性气体源6进入容器1,,同时打开出气口阀门2,使容器1中的空气排空。通过气压表8观察容器1内的压强,通过调节进气口阀门7和出气口阀门2,使容器1中的压强在1.0×105~108Pa。通过氧气检测器9检测容器1中气体的氧气含量,当氧气浓度<0.5%,体积比,关闭进气口阀门7和出气口阀门2,密封容器1。用可控温加热器5加热容器1至150℃并保持30分钟,即完成了镀膜不锈钢双极板表面膜层3的氧化堵孔处理。
Claims (4)
1.一种燃料电池金属双极板板表面改性层的无微孔处理方法,金属双极板板表面改性层是用物理气相沉积法在不锈钢双极板表面制备的镀膜,其特征在于:所述处理方法包括以下步骤:
1)将完成镀膜的不锈钢双极板先置于空气中1~24小时,使镀膜双极板表面膜层的微孔中吸附存留空气;
2)将经过步骤1)的镀膜不锈钢双极板置于密闭容器中,向容器中通入惰性气体,同时排空容器中的空气,使容器内氧气浓度<0.5%,体积比,使容器中充满惰性气体,保持容器内的压强在1.0×105~108Pa;;
3)对容器加热至120~180℃,并保持30~60min,使微孔区域发生氧化反应生成氧化层并填补微孔。
2.根据权利要求1所述一种燃料电池金属双极板板表面改性层的无微孔处理方法,其特征在于:所述惰性气体为氮气、氩气和氦气中的一种或几种的混合气体。
3.权利要求1所述一种燃料电池金属双极板板表面改性层的无微孔处理方法用的装置,包括容器(1)和惰性气体源(6),其特征在于:所述容器(1)是密闭容器,容器(1)上设有加热器(5)、进气口和出气口,进气口和出气口分别设有进气口阀门(7)和出气口阀门(2),进气口阀门(7)与惰性气体源(6)相连,容器(1)上还设有气压表(8)和氧气检测器(9)。
4.根据权利要求3所述一种燃料电池金属双极板板表面改性层的无微孔处理方法用的装置,其特征在于:所述加热器(5)是可控温加热器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310643380.6A CN103606688B (zh) | 2013-12-02 | 2013-12-02 | 一种燃料电池金属双极板板表面改性层的无微孔处理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310643380.6A CN103606688B (zh) | 2013-12-02 | 2013-12-02 | 一种燃料电池金属双极板板表面改性层的无微孔处理方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103606688A true CN103606688A (zh) | 2014-02-26 |
CN103606688B CN103606688B (zh) | 2015-08-19 |
Family
ID=50124901
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201310643380.6A Active CN103606688B (zh) | 2013-12-02 | 2013-12-02 | 一种燃料电池金属双极板板表面改性层的无微孔处理方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103606688B (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111139476A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-05-12 | 一汽解放汽车有限公司 | 一种消除金属双极板表面镀层缺陷的方法、制得的金属双极板和用途 |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4950563A (en) * | 1988-12-27 | 1990-08-21 | International Fuel Cells | Phosphoric acid fuel cells with improved corrosion resistance |
JPH02301550A (ja) * | 1989-05-16 | 1990-12-13 | Mitsubishi Materials Corp | プラズマ溶射セラミックス皮膜のhip処理法 |
CN1597731A (zh) * | 2003-06-18 | 2005-03-23 | 三菱瓦斯化学株式会社 | 间歇加热设备 |
CN101092688A (zh) * | 2007-05-28 | 2007-12-26 | 大连理工大学 | 质子交换膜燃料电池不锈钢双极板离子镀膜改性方法 |
CN101590511A (zh) * | 2009-07-10 | 2009-12-02 | 沈阳北方钛工业有限公司 | 一种生产锆及锆合金泵、阀精密铸件的工艺方法 |
CN101651213A (zh) * | 2009-09-08 | 2010-02-17 | 江苏新源动力有限公司 | 一种金属双极板的镀银层后处理方法 |
CN101710620A (zh) * | 2009-12-11 | 2010-05-19 | 江苏新源动力有限公司 | 质子交换膜燃料电池不锈钢双极板及改性方法 |
CN201565963U (zh) * | 2009-12-04 | 2010-09-01 | 中国科学院青海盐湖研究所 | 带有夹套的手套箱 |
CN102002698A (zh) * | 2010-11-29 | 2011-04-06 | 湘潭大学 | 一种镀镍电池钢壳防锈处理剂及其使用方法 |
CN102776466A (zh) * | 2012-08-10 | 2012-11-14 | 昆山乔锐金属制品有限公司 | 一种不锈钢为基材的复合涂层的制备方法 |
CN102906312A (zh) * | 2010-05-17 | 2013-01-30 | 油研工业股份有限公司 | 封孔处理剂以及封孔处理方法 |
-
2013
- 2013-12-02 CN CN201310643380.6A patent/CN103606688B/zh active Active
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4950563A (en) * | 1988-12-27 | 1990-08-21 | International Fuel Cells | Phosphoric acid fuel cells with improved corrosion resistance |
JPH02301550A (ja) * | 1989-05-16 | 1990-12-13 | Mitsubishi Materials Corp | プラズマ溶射セラミックス皮膜のhip処理法 |
CN1597731A (zh) * | 2003-06-18 | 2005-03-23 | 三菱瓦斯化学株式会社 | 间歇加热设备 |
CN101092688A (zh) * | 2007-05-28 | 2007-12-26 | 大连理工大学 | 质子交换膜燃料电池不锈钢双极板离子镀膜改性方法 |
CN101590511A (zh) * | 2009-07-10 | 2009-12-02 | 沈阳北方钛工业有限公司 | 一种生产锆及锆合金泵、阀精密铸件的工艺方法 |
CN101651213A (zh) * | 2009-09-08 | 2010-02-17 | 江苏新源动力有限公司 | 一种金属双极板的镀银层后处理方法 |
CN201565963U (zh) * | 2009-12-04 | 2010-09-01 | 中国科学院青海盐湖研究所 | 带有夹套的手套箱 |
CN101710620A (zh) * | 2009-12-11 | 2010-05-19 | 江苏新源动力有限公司 | 质子交换膜燃料电池不锈钢双极板及改性方法 |
CN102906312A (zh) * | 2010-05-17 | 2013-01-30 | 油研工业股份有限公司 | 封孔处理剂以及封孔处理方法 |
CN102002698A (zh) * | 2010-11-29 | 2011-04-06 | 湘潭大学 | 一种镀镍电池钢壳防锈处理剂及其使用方法 |
CN102776466A (zh) * | 2012-08-10 | 2012-11-14 | 昆山乔锐金属制品有限公司 | 一种不锈钢为基材的复合涂层的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
王红涛: "316L不锈钢镀银板的真空热处理工艺", 《佳木斯教育学院学报》 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111139476A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-05-12 | 一汽解放汽车有限公司 | 一种消除金属双极板表面镀层缺陷的方法、制得的金属双极板和用途 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103606688B (zh) | 2015-08-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Liu et al. | Air‐assisted transient synthesis of metastable nickel oxide boosting alkaline fuel oxidation reaction | |
Chang et al. | Feasibility study of surface-modified carbon cloth electrodes using atmospheric pressure plasma jets for microbial fuel cells | |
Lin et al. | An investigation of coated aluminium bipolar plates for PEMFC | |
Wang et al. | The influence of Ferric ion contamination on the solid polymer electrolyte water electrolysis performance | |
Becker et al. | Local measurement of current collector potential in a polymer electrolyte membrane water electrolyser | |
Yu et al. | Vertical‐graphene‐reinforced titanium alloy bipolar plates in fuel cells | |
CN111103100A (zh) | 一种燃料电池膜电极检漏装置及检漏方法 | |
JP5634604B2 (ja) | 燃料電池用分離板およびその製造方法 | |
Wang et al. | Deposition of Fe on graphite felt by thermal decomposition of Fe (CO) 5 for effective cathodic preparation of microbial fuel cells | |
Zhu et al. | Effects of Mg2+ contamination on the performance of proton exchange membrane fuel cell | |
CN105220128A (zh) | 一种锆合金表面原位垂直生长石墨烯防腐层的制备方法 | |
Becker et al. | Assessing potential profiles in water electrolysers to minimise titanium use | |
CN103614693B (zh) | 一种燃料电池金属极板表面改性层堵孔方法 | |
Choe et al. | Durability of graphite coated carbon composite bipolar plates for vanadium redox flow batteries | |
Bernuy-Lopez et al. | The Time for Industrialization Has Come: A Pre-Coated Solution for the GW Scale | |
Gao et al. | Carbon composite coatings on Ti for corrosion protection as bipolar plates of proton exchange membrane fuel cells | |
CN103606688B (zh) | 一种燃料电池金属双极板板表面改性层的无微孔处理方法 | |
CN103647053B (zh) | 一种镍电极表面制备三氧化铝涂层的方法 | |
Cheng et al. | Effect of fluoride ion concentration and fluctuating conditions on titanium bipolar plate in PEM water electrolyser environment | |
CN104269569A (zh) | 一种固体氧化物燃料电池的表面改性金属连接体及其制造方法 | |
Cheng et al. | Improving the performance of titanium bipolar plate in proton exchange membrane water electrolysis environment by nitrogen-chromium composite cathode plasma electrolytic deposition | |
Hall et al. | CuCl/HCl electrolyzer kinetics for hydrogen production via Cu-Cl thermochemical cycle | |
CN105810972A (zh) | 一种质子交换膜燃料电池的不锈钢双极板表面改性的方法 | |
Nassar et al. | Corrosion behaviour of some conventional stainless steels at different temperatures in the electrolyzing process | |
CN103825033A (zh) | 一种液流电池用电极材料处理方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |