CN109904478A - 一种燃料电池双极板表面处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种燃料电池双极板表面处理工艺，该工艺包括初检、清洗、装卡、镀膜与质检等步骤，清洗步骤又包括纯水清洗、切水、碳氢清洗与真空干燥，其中纯水清洗能够除去双极板表面的固体颗粒物，切水能够除去双极板表面的油脂，碳氢清洗能够进一步除去双极板表面的酸性物质与油脂，通过这三步清洗能够对双极板表面进行清洁，提高双极板表面质量为后续镀膜做好准备。本发明通过纯水清洗、切水清洗、碳氢清洗以及真空干燥，能够对双极板的表面进行清洁，充分的除去双极板表面的固体颗粒物质，如灰尘，以及油脂、酸性物质等，提升双极板在镀膜时，金属化合物膜与双极板之间的结合力以及双极板的表面质量。

Description

一种燃料电池双极板表面处理工艺

技术领域

本发明属于燃料电池加工制备技术领域，具体的，包括一种燃料电池双极板表面处理工艺。

背景技术

燃料电池是一种直接将燃料与氧化剂反应的化学能转化为电能的装置，整个反应的副产物只有水和少量的热，除此之外不会产生其它污染物质，能量转化效率高，是一种环境友好型的发电装置，这一特点也使燃料电池成为当今社会的重要发展方向之一。

燃料电池的主要部件是双极板与膜电极，其中双极板是将一个阳极板与一个阴极板焊接后形成，阴阳极板之间形成冷却水流场，双极板与膜电极之间再分别形成氢流场与氧流场，为了能够使双极板能够达到预期的效果，需要在金属双极板的表面镀上一层表面金属化合物涂层，以提升金属双极板的导电性与耐腐蚀性，为了保证金属双极板能够有良好的镀膜效果，需要对金属双极板的表面进行清洗，但是这一过程在现有技术中无法达到预期的效果，这也直接对金属化合物涂层在金属双极板上的附着能力造成了影响，为了解决这一问题，本发明提供了一下技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃料电池双极板表面处理工艺。

本发明需要解决的技术问题为：

现有技术在对金属双极板表面镀金属化合物涂层时，无法对双极板表面进行彻底的清洗，从而影响金属双极板的表面质量以及金属化合物涂层在金属双极板上的附着力。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种燃料电池双极板表面处理工艺，包括初检、清洗、装卡、镀膜与质检等步骤，其具体操作步骤如下：

步骤一：初检，由于双极板在生产过程中可能会出现碰撞而导致形变，或者出现大面积的脏污，这些双极板产品即使进过后续的清洗步骤进行处理，也无法达到良好的镀膜效果，因此在初检步骤中，就将这一类产品进行剔除；

步骤二：清洗，对初检合格的产品进行清洗以出去双极板表面的灰尘与油污，具体的清洗工艺包括如下步骤：

S1、纯水清洗，将待清洗双极板置于超声环境下，向双极板的两面喷射去离子水，去离子水的温度为30-50℃，整个清洗过程持续2.5-4分钟，双极板在清洗结束后再沥干60s后进入下一步骤，通过纯水清洗能够将双极板表面的灰尘除去；

S2、切水，向经过纯水清洗的双极板的两面喷射切水剂，切水剂采用碳氢切水剂，整个切水清洗过程进行2.5-4min，双极板在清洗结束后再沥干30s后进入下一步骤，通过切水清洗能够将金属双极板表面的油脂进行清除；

S3、碳氢清洗，将经过上一步骤处理的双极板转移至真空腔室，真空腔室的绝对真空度为1-150pa，向经过上一步骤处理的双极板的两面喷射碳氢清洗剂，同时对双极板进行超声处理，整个碳氢清洗过程进行10-15min后进入下一步骤，通过碳氢清洗能够对双极板的表面进一步进行清洗，除去双极板表面的酸性、油脂类物品，提升双极板表面的洁净程度，从而提升金属化合物涂层在双极板表明的附着能力；

S4、真空干燥，调节真空腔室的绝对真空度为1-150pa，调节真空腔室的温度至80-90℃,连续干燥12-20分钟后完成清洗工序；

步骤三：装卡，将双极板固定在夹具上，且在固定过程中双极板的开设气体流场的两面不被遮挡；

步骤四：镀膜，将装卡完成的双极板固定在镀膜设备中对双极板进行镀膜，双极板两面的金属化合物涂层的厚度为0.5-0.65微米；

步骤五：质检，对双极板上的金属导电涂层的各参数进行检测，检测项目包括但不限于接触电阻、涂层结合力、涂层厚度、恒电位、腐蚀电流密度。

本发明的有益效果：

本发明通过纯水清洗、切水清洗、碳氢清洗以及真空干燥，能够对双极板的表面进行清洁，充分的除去双极板表面的固体颗粒物质，如灰尘，以及油脂、酸性物质等，提升双极板在镀膜时，金属化合物膜与双极板之间的结合力以及双极板的表面质量。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

一种燃料电池双极板表面处理工艺，包括初检、清洗、装卡、镀膜与质检等步骤，其具体操作步骤如下：

步骤一：初检，将出现形变、大面积脏污以及凹凸状况的双极板进行筛除；

步骤二：清洗，具体的清洗工艺包括如下步骤：

S1、纯水清洗，将待清洗双极板置于超声环境下，向双极板的两面喷射去离子水，去离子水的温度为45℃，整个清洗过程持续3分钟，双极板在清洗结束后再沥干60s后进入下一步骤；

S2、切水，向经过纯水清洗的双极板的两面喷射切水剂，切水剂采用碳氢切水剂，整个切水清洗过程进行3min，双极板在清洗结束后再沥干30s后进入下一步骤；

S3、碳氢清洗，将经过上一步骤处理的双极板转移至真空腔室，真空腔室的绝对真空度为120pa，向经过上一步骤处理的双极板的两面喷射碳氢清洗剂，同时对双极板进行超声处理，整个碳氢清洗过程进行10min后进入下一步骤；

S4、真空干燥，调节真空腔室的绝对真空度为120pa，调节真空腔室的温度至90℃,连续干燥15分钟后完成清洗工序；

步骤三：装卡，将双极板固定在夹具上，且在固定过程中双极板的开设气体流场的两面不被遮挡；

步骤四：镀膜，将装卡完成的双极板固定在镀膜设备中对双极板进行镀膜，双极板两面的金属化合物涂层的厚度为0.5-0.65微米；

步骤五：质检，对双极板上的金属导电涂层的各参数进行检测，检测项目包括但不限于接触电阻、涂层结合力、涂层厚度、恒电位、腐蚀电流密度。

实施例2：

一种燃料电池双极板表面处理工艺，包括初检、清洗、装卡、镀膜与质检等步骤，其具体操作步骤如下：

步骤一：初检，将出现形变、大面积脏污以及凹凸状况的双极板进行筛除；

步骤二：清洗，具体的清洗工艺包括如下步骤：

S1、纯水清洗，将待清洗双极板置于超声环境下，向双极板的两面喷射去离子水，去离子水的温度为45℃，整个清洗过程持续2.5分钟，双极板在清洗结束后再沥干60s后进入下一步骤；

S2、切水，向经过纯水清洗的双极板的两面喷射切水剂，切水剂采用碳氢切水剂，整个切水清洗过程进行4min，双极板在清洗结束后再沥干30s后进入下一步骤；

S3、碳氢清洗，将经过上一步骤处理的双极板转移至真空腔室，真空腔室的绝对真空度为100pa，向经过上一步骤处理的双极板的两面喷射碳氢清洗剂，同时对双极板进行超声处理，整个碳氢清洗过程进行10min后进入下一步骤；

S4、真空干燥，调节真空腔室的绝对真空度为100pa，调节真空腔室的温度至85℃,连续干燥12分钟后完成清洗工序；

步骤三：装卡，将双极板固定在夹具上，且在固定过程中双极板的开设气体流场的两面不被遮挡；

步骤四：镀膜，将装卡完成的双极板固定在镀膜设备中对双极板进行镀膜，双极板两面的金属化合物涂层的厚度为0.5-0.65微米；

步骤五：质检，对双极板上的金属导电涂层的各参数进行检测，检测项目包括但不限于接触电阻、涂层结合力、涂层厚度、恒电位、腐蚀电流密度。

对比例1：

与实施例1相比，其不同之处在于，不进行步骤二中的纯水清洗与切水清洗。

对比例2：

与实施例1相比，其不同之处在于，不进行步骤二中的切水清洗步骤。

实验结果：

分别取按照实施例1、对比例1以及对比例2中的方式处理得到的双极板20个作为检测样本，对双极板上的金属化合物涂层的接触电阻、涂层结合力、涂层厚度、恒电位、腐蚀电流密度进行检测，其中涂层结合力采用安东帕(瑞士CSM)微米划痕仪器进行测定，检测结果如表1所示：

表1

检测项目	接触电阻	涂层厚度标准差	腐蚀电流密度	涂层结合力
					实施例1	75.6μΩ/cm<sup>2</sup>	0.161	5.33×10<sup>-7</sup>A/cm<sup>2</sup>	11.38N
对比例1	96.3μΩ/cm<sup>2</sup>	0.223	5.28×10<sup>-7</sup>A/cm<sup>2</sup>	8.74N
					对比例2	88.4μΩ/cm<sup>2</sup>	0.158	5.32×10<sup>-7</sup>A/cm<sup>2</sup>	10.01N
实施例2	78.1μΩ/cm<sup>2</sup>	0.162	5.29×10<sup>-7</sup>A/cm<sup>2</sup>	11.25N

由上述实验数据能够得出，经过上述表面处理的双极板拥有更加优秀的表面性质，能够提升双极板表面的镀膜质量。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种燃料电池双极板表面处理工艺，其特征在于，包括初检、清洗、装卡、镀膜与质检等步骤，其具体操作步骤如下：

步骤一：初检，对出现形变、大面积的脏污以及凹凸等状况的双极板进行筛除；

步骤二：清洗，对初检合格的产品进行清洗以出去双极板表面的灰尘与油污，具体的清洗工艺包括如下步骤：

S1、纯水清洗，将待清洗双极板置于超声环境下，向双极板的两面喷射去离子水，整个清洗过程持续2.5-4分钟，双极板在清洗结束后再沥干60s后进入下一步骤；

S2、切水，向经过纯水清洗的双极板的两面喷射切水剂，切水剂采用碳氢切水剂，整个切水清洗过程进行2.5-4min，双极板在清洗结束后再沥干30s后进入下一步骤；

S3、碳氢清洗，向经过上一步骤处理的双极板的两面喷射碳氢清洗剂，同时对双极板进行超声处理，整个碳氢清洗过程进行10-15min后进入下一步骤；

S4、真空干燥，调节真空腔室的绝对真空度为1-150pa，调节真空腔室的温度至80-90℃,连续干燥12-20分钟后完成清洗工序；

步骤三：装卡，将双极板固定在夹具上，且在固定过程中双极板上开设气体流场的两面不被遮挡；

步骤四：镀膜，将装卡完成的双极板固定在镀膜设备中对双极板进行镀膜，双极板两面的金属化合物涂层的厚度为0.5-0.65微米；

步骤五：质检，对双极板上的金属导电涂层的各参数进行检测。

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池双极板表面处理工艺，其特征在于，所述步骤二中纯水清洗所采用的去离子水的温度为30-50℃。

3.根据权利要求1所述的一种燃料电池双极板表面处理工艺，其特征在于，所述步骤二中碳氢清洗在绝对真空度为1-150pa的真空腔室中进行。

4.根据权利要求1所述的一种燃料电池双极板表面处理工艺，其特征在于，所述步骤五中对金属导电涂层的检测参数包括接触电阻、涂层结合力、涂层厚度、恒电位、腐蚀电流密度。