CN112151823A - 导电抗腐蚀材料 - Google Patents

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CN112151823A CN202010596802.9A CN202010596802A CN112151823A CN 112151823 A CN112151823 A CN 112151823A CN 202010596802 A CN202010596802 A CN 202010596802A CN 112151823 A CN112151823 A CN 112151823A
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Abstract

本发明涉及导电抗腐蚀材料。质子交换膜燃料电池双极板包括具有本体部分和表面部分的金属基材，所述表面部分包含具有式(I)的抗腐蚀导电二元磷化物材料：AxPy (I)，其中A是碱金属、碱土金属、过渡金属、后过渡金属或准金属，x、y各自为独立地选自1‑15的数，并且所述二元磷化物材料配置为赋予所述金属基材抗腐蚀和导电性能。

Description

导电抗腐蚀材料
技术领域
本发明涉及热力学稳定、导电、化学惰性的二元和/或三元磷化物材料，其能够在化学侵蚀性环境如燃料电池中赋予基材抗腐蚀性能。
背景技术
数千年来金属已经成为广泛使用的材料。已经开发了各种方法来保护金属并防止它们腐蚀或解体成氧化物、氢氧化物、硫酸盐和其它盐。在一些工业应用中金属由于侵蚀性的工作环境而特别容易腐蚀。非限制性实例可以是燃料电池及其双极板(BPP)的金属组件。另外，某些组件如BPP不仅需要具有足够的化学惰性以抵抗在燃料电池的高腐蚀性环境中的降解，而且需要是导电的以促进燃料电池的氧还原反应的电子转移。找到满足这两个要求的材料已经成为挑战。
发明内容
根据一个实施方案，公开了质子交换膜燃料电池双极板。所述双极板包括具有本体部分和表面部分的金属基材，所述表面部分包含具有式(I)的抗腐蚀导电二元磷化物材料：
AxPy (I)，
其中A是碱金属、碱土金属、过渡金属、后过渡金属或准金属，x、y各自为独立地选自1-15的数，并且所述二元磷化物材料配置为赋予所述金属基材抗腐蚀和导电性能。在约80℃、pH约2-3、溶液中存在～0.1ppm HF的情况下，所述双极板的耐腐蚀性可以为小于约10 µAcm-2。A可以是来自元素周期表的第四或第五周期的元素。A可以是VIII.B族元素。所述材料的电导率可以为大于约100 S cm-1。所述表面部分可以包含至少约50重量%的二元磷化物。所述本体部分可以是钢、石墨、铝、钛或铜。所述表面部分可以进一步包含掺杂剂，该掺杂剂包括N、C或F中的至少一种。
在一个替代实施方案中，公开了质子交换膜燃料电池双极板。所述双极板包含具有本体部分和表面部分的金属基材，所述表面部分包含具有式(II)的抗腐蚀导电三元磷化物材料：
AxBzPy (II),
其中A、B各自为碱金属、碱土金属、过渡金属、后过渡金属或准金属中的一种，x、y、z各自为独立地选自1-15的数，并且所述材料配置为赋予所述基材抗腐蚀和导电性能。A和B可以二者均来自元素周期表的VIII.B族。A或B中的至少一个可以来自元素周期表的第四或第五周期。所述表面部分可以进一步包含掺杂剂，该掺杂剂包括N、C或F中的至少一种。所述基材与所述材料之间的界面接触电阻可以为小于约0.01欧姆cm2。所述材料的电导率可以为大于约100 S cm-1。在约80℃、pH约2-3、溶液中存在～0.1 ppm HF的情况下，所述双极板的耐腐蚀性可以为小于约10 µA cm-2 。
在又一个实施方案中，公开了抗腐蚀且导电的基材。所述基材可以包含本体部分和表面部分材料，所述表面部分材料包含具有式(I)、(II)的二元磷化物、三元磷化物或二者皆有：
AxPy (I)，AxBzPy (II)，
其中A、B各自为碱金属、碱土金属、过渡金属、后过渡金属或准金属中的一种，x、y、z各自为独立地选自1-15的数。所述表面部分材料可以配置为赋予所述基材在约80℃、pH约2-3、溶液中存在～0.1 ppm HF的情况下小于约10 µA cm-2的耐腐蚀性和大于约100 S cm-1的电导率。所述表面部分材料可以包含二元和三元磷化物二者。所述二元和三元磷化物二者中的A可以是相同的元素。A和B可以均来自元素周期表的VIII.B族。所述表面部分材料可以进一步包括掺杂剂，该掺杂剂包括N、C或F中的至少一种。
附图简述
图1描绘了根据一个或多个实施方案包括双极板的质子交换膜燃料电池的示意性组成；和
图2显示了根据一个或多个实施方案具有本体部分和包含抗腐蚀且导电的材料的表面部分的双极板的非限制性实例的透视图。
具体实施方式
下文描述本公开的实施方案。然而，应当理解，所公开的实施方案仅是实例，并且其它实施方案可以采取各种和替代的形式。附图不必是按比例的；一些特征可能被夸大或最小化，以示出特定组件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应解释为限制性的，而仅仅是作为教导本领域技术人员以各种方式使用本发明实施方案的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参考任何一个附图示出和描述的各种特征可以与一个或多个其它附图中示出的特征组合，以产生未明确示出或描述的实施方案。所示特征的组合提供了用于典型应用的代表性实施方案。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和修改对于特定应用或实施而言可能是所希望的。
除了明确指出之处，本说明书中所有表示尺寸或材料性能的所有数值量都应理解为在描述本公开的最宽范围时由词语“约”修饰。
首字母缩略词或其它缩写的第一次定义适用于本文中相同缩写的所有后续使用，并且加以必要的修正适用于最初定义的缩写的正常语法变化。除非明确地相反说明，否则性能的测量是通过与先前或稍后针对相同性能所引用的相同技术来测定的。
术语“基本上”或“约”在本文中可用于描述所公开或要求保护的实施方案。术语“基本上”或“约”可以修饰在本公开中所公开或要求保护的值或相对特性。在这种情况下，“基本上”或“约”可表示其修饰的值或相对特性在所述值或相对特性的±0％、0.1％、0.5％、1％、2％、3％、4％、5％或10％之内。
与一个或多个实施方案相关的适用于给定目的一组或一类材料的描述意味着该组或该类的任何两个或更多个成员的混合物是合适的。化学术语中的成分描述是指在加入到说明书中列举的任何组合中时的成分，并且不必排除一旦混合后混合物的成分之间的化学相互作用。首字母缩略词或其它缩写的第一次定义适用于本文中相同缩写的所有后续使用，并且加以必要的修正适用于最初定义的缩写的正常语法变化。除非明确地相反说明，否则性能的测量是通过与先前或稍后针对相同性能所引用的相同技术来测定的。
金属在许多工业，包括汽车、建筑、家用电器、工具、管道、铁路轨道、造币等中是广泛使用的材料种类。金属已经使用了数千年，并且由于它们的性能如强度和弹力，仍然是某些应用的选择材料。然而，对于使用金属的许多应用，金属的腐蚀是疲劳和寿命限制的主要来源。
腐蚀是一种自然过程，其将精炼金属转化为化学上更稳定的形式如金属的(一种或多种)氧化物、(一种或多种)氢氧化物、(一种或多种)硫化物和/或其它盐。所述转化表现为金属材料的逐渐破坏，这是由金属与氧化剂如氧气或硫酸盐反应的电化学氧化引起的。腐蚀可通过将金属基材暴露于空气中的水分、具有相对低pH的溶液、各种化学物质如酸、微生物、升高的温度和/或其它因素而引起。尤其在酸性环境中，腐蚀开始于本体金属材料(例如钢)和溶液(例如溶解在水或水表层中的离子，其反应以降解本体材料)之间的界面处。
已经进行了许多努力来防止或减缓金属的腐蚀。例如，已经开发了各种类型的涂层。实例涂层包括施加的涂层如油漆、镀层、搪瓷；反应性涂层，其包含腐蚀抑制剂如铬酸盐、磷酸盐、导电聚合物、被设计用于抑制环境和金属基材之间的电化学反应的类似表面活性剂的化学品，阳极化的表面，或生物膜涂层。其它防腐蚀方法包括受控渗透性模板、阴极保护或阳极保护。
然而，腐蚀问题的最流行的解决方案仍然是用涂层强化易受损的金属表面。因此，大多数耐腐蚀表面包括一个或多个化学惰性涂层或保护层，其可以减缓和/或至少部分地防止腐蚀发生。仍然存在寻找具有基本抗腐蚀性能的材料的挑战，该材料对环境也是友好的、经济的，同时具有极好的性能特征。
另外，一些应用由于其环境因素而高度易受腐蚀。这样的应用的非限制性实例是质子交换膜燃料电池(PEMFC)。PEMFC是一种针对各种车辆如汽车和公共汽车的内燃机的环境友好的替代品。PEMFC通常具有相对高的效率和功率密度的特征。PEMFC发动机非常吸引人的特征是无碳排放，条件是氢气燃料以环境友好的方式获得。除了是绿色发动机之外，PEMFC还可用于其它应用如固定式和便携式电源。
PEMFC自身的工作环境由于各种原因而导致其自身腐蚀。例如，在PEMFC的启动和关闭之间存在低电压，PEMFC具有强酸性环境，在PEMFC工作过程中从聚合物膜释放氟离子，在启动和关闭过程中H2和O2都存在于阳极处，这导致产生阴极腐蚀的高阴极电位，氢气或氧气从阳极到阴极的燃料渗透，或反之亦然，等等。因此PEMFC需要能够承受上述条件的耐用组件。
图1中描绘了PEMFC的非限制性实例。帮助产生分离电子所需的电化学反应的PEMFC 10的核心组件是膜电极组合件(MEA) 12。MEA 12包括子组件，如电极、催化剂和聚合物电解质膜。除了MEA 12之外，PEMFC 10通常还包括其它组件，如集流体14、(一个或多个)气体扩散层16、衬垫18和(一个或多个)双极板20。
所述双极板或BPP 20在PEMFC堆中实施以分配气体、汇集电流和将所述堆中的各个电池彼此分开。BPP 20还提供另外的功能，如除去反应产物和水以及PEMFC 10内的热管理。BPP 20也是相对昂贵的组件，并且是PEMFC体系降解的常见原因。例如，BPP可构成所述堆重量的约60-80%、堆体积的约50%以及堆成本的约25-45%。为了保持低成本，BPP 20通常由金属，例如钢，如不锈钢制成。可以使用替代材料如铝或钛。由于金属板在PEMFC体系内易于腐蚀，因此已经努力进行防腐蚀。
此外，在PEMFC 10中，BPP 20还提出另一个材料挑战，因为BPP 20也需要是导电的，以促进用于氧还原反应的电子转移。因此，BPP 20材料需要是导电的，但是对于与PEMFC10环境中存在的离子的反应是化学惰性的。
通常，BPP金属表面含有涂层如类石墨涂层或保护性氧化物或氮化物涂层以增加BPP 20的耐腐蚀性。BPP 20表面因此可以包含元素如Fe、Cr、Ni、Mo、Mn、Si、P、C、S、F或其组合。替代涂层包含Ti合金、掺杂的TiOx、Cr2O3、TiO2、TiN、CrN或ZrN。然而，在侵蚀性腐蚀环境中如在PEMFC 10中，其中涂层更可能降解更快，仍然需要经济上可行、耐腐蚀、在约80℃的PEMFC工作温度下对酸如HF具有防护性、电子导电并能够同时与金属基材形成连贯界面(即小的界面接触电阻)的涂层或材料。
本文公开的金属磷化物材料解决了上述一个或多个问题和/或提供了本文所述的益处。磷化物是具有P3-离子的化合物或其等价物。磷化物具有各种各样结构和性能的特征。磷化物可以是二元单磷化物如磷化铝、磷化锌、磷化钙。磷化物可以是含有P-P键的多磷化物。一些多磷化物具有P2 4-离子，其它可以包含P11 3-离子。虽然磷具有3-、3+或5+的常见氧化态，但是除了它们的常见氧化态之外，还可以具有2-、1-、0、1+、2+、4+的氧化态，尤其是当以化学方式形成金属磷化物时。
令人惊讶地发现，本文公开的磷化物材料为基材如BPP金属基材提供了抗腐蚀、导电性能。
BPP 20的非限制性实例示于图2中。BPP 20代表具有固体主体或本体部分22和表面部分24的基材的非限制性实例。所述本体部分22可由金属如钢、不锈钢、铝、铜、两种或更多种金属的合金等或它们的组合形成。或者，所述本体部分22可由复合材料如碳-碳复合材料、碳-聚合物复合材料形成。又或者，所述本体部分22可由石墨制成。
所述表面部分24包含本文所公开的抗腐蚀、化学惰性、导电且热力学稳定的材料。所述表面部分24的整个区域都可以包含所述材料。或者，所述表面部分24可以包含一个或多个没有所述材料的子部分。在一个实例实施方案中，所述整个表面部分24可以包含所述材料，以使得保护整个BPP 20不受腐蚀。在其它应用如非BPP应用中，所述表面部分24的仅一小部分可包含所述材料，如所述表面部分的小于约½、¼、1/8、1/16、1/32等可包含所述材料。
所述表面部分24可以包含一层或多层所公开的磷化物材料。所述表面部分24上的材料厚度可以根据特定应用的需要进行调节。所述材料层厚度的非限制性实例可以为约0.1-0.8 µm、0.2-0.6 µm或0.3-0.5 µm。或者，所述材料可以分层，以在所述表面部分24上形成尺寸大于1 µm的相对厚的沉积物，如约或至少约1.25、1.5、1.75、2.0、2.25、2.5、2.75、3.0、3.25、3.5、3.75、4.0、4.25、4.5、4.75、5.0、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、110、120、130、140、150、200、250 µm或约1.25、1.5、1.75、2.0、2.25、2.5、2.75、3.0、3.25、3.5、3.75、4.0、4.25、4.5、4.75、5.0、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、110、120、130、140、150、200、250、300、350、400、450或500 nm。所述材料可以在所述本体部分22上形成一层或多层或者多个层。所述材料可以在所述本体部分22上形成1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多层。相对于所述表面部分24的厚度，每一层可具有在本文所述的纳米级或微米级内的厚度。
所公开的磷化物材料具有至少以下性能的特征：(1)热力学稳定性，(2)导电性和(3)化学惰性。热力学稳定性确保所述材料不容易分解成其它稳定相混合物。热力学稳定性可以定义为所述涂层材料是否在组成该材料的元素的化学空间中的凸包(convex-hull)上。热力学稳定性还涉及成功产生稳定材料的能力或合成能力。为了确保可以实验地得到所述材料候选物，对于本公开的目的仅考虑具有绝对“零”凸包距离的化合物。
关于第二标准，导电性可以由带隙(Eg) (也称为能隙)来表示。所述带隙是指价带顶部和导带底部之间的能量差。具有大带隙的物质通常是绝缘体，而具有较小带隙的那些被称为半导体。导体要么没有带隙(即金属的)，要么具有非常小的带隙(即半金属的)。本文所公开的材料包括金属(即零带隙)和具有相对小带隙(＜1 eV)的其它金属材料。不具有“零”带隙的材料候选物可以用作BPP表面材料，只要该材料被设计成足够薄以保持导电(即足够薄以使得电子可以穿过材料厚度)和/或可以用其它元素掺杂以增加导电性。
化学惰性涉及材料与燃料电池环境中存在的化合物如H3O+、HF和SO3 -的反应性。例如，当所述材料与稀释量(δ)的HF反应时，所述材料可以分解成在化学空间中更稳定的相混合物。被认为对燃料电池环境中的H3O+、HF、SO3 -等侵蚀性物类具有“防护性”或化学惰性的是，超过约或至少约70、71、72、73、74、75、76、77、 78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99或更多%的初始材料在所述材料与H3O+、 HF和SO3 -接触并反应后与分解物类一起保留在产物侧。一些金属和半金属磷化物可能对一起物类如H3O+、HF具有防护性，但对SO3 -不具有完全防护性。
所述材料可以包含二元磷化物。所述二元磷化物可以是金属或半金属磷化物。所述材料可以具有以下通式(I)：
AxPy (I)，
其中
A是碱金属、碱土金属、过渡金属、后过渡金属或准金属，且
x、y各自为独立地选自1-15的数。
A可以是元素周期表的I. A、II. A、III. A、IV. A、I. B、II. B、III. B、IV. B、V.B、VI. B、VII. B、VIII. B 族和/或第二、第三、第四、第五或第六周期的元素。A可以是碱金属如Li、Na、K、Rb、Cs，碱土金属如Mg、Ca、Sr、Ba，过渡金属如Sc、Y、Ti、Zr、V、Nb、Cr、Mo、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn，后过渡金属包括Al、Ga、Sn，或准金属如Si。A是固体且不是液体或气体。A不是磷。
x、y可以是1-15的任何数，包括分数，如1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15。1 ≤ x、y ≤ 15。x = y，x < y，或x > y。
或者，所述材料可以包含三元磷化物。所述三元磷化物可以是金属或半金属磷化物。所述材料可以具有以下通式(II)：
AxBzPy (II),
其中
A、B各自为碱金属、碱土金属、过渡金属、后过渡金属或准金属中的一种，且
x、y、z各自为独立地选自1-15的数。
A、B可以各自是来自元素周期表的相同或不同的I. A、II. A、III. A、IV. A、I.B、II. B、III. B、IV. B、V. B、VI. B、VII. B、VIII. B 族和/或第二、第三、第四、第五或第六周期的元素。A和B可以是不同的元素。A、B可以各自是碱金属如Li、Na、K、Rb、Cs，碱土金属如Mg、Ca、Sr、Ba，过渡金属如Sc、Y、Ti、Zr、V、Nb、Cr、Mo、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn，后过渡金属包括Al、Ga、Sn，或准金属如Si。A、B是固体且不是液体或气体。A、B不是磷。
x、y、z各自可以是1-15的任何数，包括分数，如1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15。1 ≤ x、y、z ≤ 15。y ≥ x + z，x ≥ y + z，z ≥ x + y，x = z = y，y ≤ x +z，x ≤ y + z，z ≤ x + y，y ≥ x或z，x ≥ y或z，z ≥ x或y，y ≤ x或z，x ≤ y或z，或z≤ x或y。
在至少一些实施方案中，所述表面部分可以包含至少一种二元和至少一种三元磷化物。所述材料可以包含二元和三元磷化物的混合物。所述材料可以包含比三元磷化物更多的二元磷化物，或反之亦然。
实施例
为了评估哪种磷化物材料符合上面列出的全部三种性能要求，使用高通量(HT)第一性原理密度泛函理论(DFT)以计算结果。使用开放材料数据库materialsproject.org(MP)和OQMD.org (OQMD)以筛选用于BPP的最佳金属磷化物材料/涂层。虽然文献中已很好地确立可以实验地得到凸包距离小于25 meV/原子的亚稳材料，但是仅考虑具有绝对“零”凸包距离的化合物(在MP和OQMD二者中)以确保所述材料候选物可以有把握地实验得到。关于第二方向，研究集中在包括金属(即零带隙)和具有相对小带隙(＜1 eV)的其它金属磷化物的导电材料。关于第三方向，使用热力学数据库中的最低能量途径来确定所述材料的特定反应途径。
例如，当磷化钛与稀释量(δ)的HF反应时，磷化钛可以分解成在化学空间中更稳定的相混合物。特定反应途径可以使用热力学数据库内的最低能量途径来确定：TiP2 + δHF→ xTiP2 + yTiF3 + zP + wH (其中x、y、z和w根据δ和相对基态相组成而变化)。使用δ=0.1来确定合适的磷化物材料。此外，评估对应于各反应的反应焓(ΔH 反应，以eV/原子计)并测定反应发生后该材料的剩余量。
在下面的表1-3中列出了用作BPP表面材料的作为导电且抗腐蚀的材料可行的金属和半金属磷化物材料。在表1-3中，在备注部分使用以下缩写：
mb – 中等带隙(0 < E g < 1 eV)；
hb – 高带隙(＞1 eV)；
d H3O – 在与H3O+反应时分解，以使得> 20%的所述材料转化成其它相混合物；
d HF – 在与HF反应时分解，以使得＞20%的所述材料转化成其它相混合物；和
d SO3 – 在与SO3 - 反应时分解，以使得＞20%的所述材料转化成其它相混合物。
实施例1-28
表1-金属磷化物的非限制性实施例1-28及其性能
Figure 480267DEST_PATH_IMAGE001
。
如由表1可以看出，上面所列的实施例1-28的金属磷化物具有所需的热力学稳定性、导电性和对燃料电池的腐蚀性物类的化学惰性这三种性能。所述磷化物可任选地用N、C、F和/或其它元素掺杂以进一步提高电子导电性。掺杂对于实施例4、6-8、14-19和28可能是特别有益的，因为这些磷化物物类具有半导体性质。
上面测试的实施例1-28的所有磷化物物类都是热力学稳定的，且具有对 H3O+、HF和SO3 -的良好防护性。所有这些物质也具有相对小的带隙(＜1 eV)，其中这些物类大多数具有0 eV的带隙。对于表1中的所有物类，在与H3O+、HF和SO3 -反应时，超过80 摩尔%的所述材料将不分解。因此，表1中确定的金属磷化物预计是稳定的金属或半金属材料，其作为BPP表面材料能够承受燃料电池的腐蚀环境。
表1中所述的金属磷化物可形成BPP的表面部分。所述表面部分可以高达若干µm厚。所述材料层厚度的非限制性实例可以为约0.1 nm-250 µm、1 nm-200 µm或10 nm-100 µm。或者，所述表面部分可以为约或至少约0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4.0、4.1、4.2、4.3、4.4、4.5、5.0、10、115、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、110、120、130、140、150、200、250 µm厚。表1的实施例1-28也可以以纳米级应用，以使得包含表1的一种或多种金属和半金属磷化物的表面部分的厚度可以为约或至少约0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4.0、4.1、4.2、4.3、4.4、4.5、5.0、7.0、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、100、120、150、180、200、220、250、280、300、320、350、380、400、420、450、480、500、520、550、580、600、650、700、750或800 nm厚。
实施例29-47
表2-金属或半金属磷化物的非限制性实施例29-47及其性能
Figure 662986DEST_PATH_IMAGE002
Figure 973882DEST_PATH_IMAGE003
。
如由表2中可以看出，表2中确定的实施例29-47的半金属磷化物预计为稳定的，并因此可合成并对燃料电池的腐蚀环境具有防护性，但是所述材料要么是(1)绝缘的，以使得带隙高于1 eV，但可对腐蚀性物类H3O+、HF和SO3 -具有防护性，要么是(2)导电的，但对SO3 -没有防护性。更具体而言，以下物类属于类别(1)：Ca5P8 (C2/m) –实施例31，BaP10 (Cmc2 1 ) –实施例44和Ba3P14 (P2 1 /c) – 实施例45。表2中剩余的磷化物属于类别(2)，其中在与SO3 -反应后仅剩余41摩尔%-79 摩尔%的初始磷化物材料。
就像表1中的磷化物物类一样，实施例29-47的磷化物可任选地用N、C、F和/或其它元素掺杂以进一步提高电子导电性。掺杂对于实施例29-31、40和43-47可能是特别有益的，因为这些实例磷化物物类具有半导体性质。
基于这些结果，预期实施例29-47的半金属磷化物相比于表1的实施例1-28的金属磷化物而言应作为纳米级的较薄表面层来施加，以获得所需的目标导电性。所述材料层厚度的非限制性实例可以为约0.01 nm-150 µm、0.1 nm-100 µm或1 nm-50 µm。使用一种或多种实施例29-47的所述表面部分/层可以为约或至少约0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4.0、4.1、4.2、4.3、4.4、4.5、5.0、7.0、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、100、120、150、180、200、220、250、280、300、320、350、380、400、420、450、480、500 nm厚。或者，所述表面部分可以为约或至少约0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4.0、4.1、4.2、4.3、4.4、4.5、5.0、10、115、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100 µm厚。
实施例48-69
表3 - 金属或半金属磷化物的非限制性实施例48-69及其性能
Figure 510037DEST_PATH_IMAGE004
Figure 589988DEST_PATH_IMAGE005
。
如表3所示，实施例48-69的磷化物物类相比于实施例1-47而言具有对燃料电池环境的各自腐蚀性物类的通常差的防护性。虽然所有实施例48-69都是热力学稳定的，并因此可合成，但是它们要么是绝缘的，要么对至少一种腐蚀性物类没有防护性。实施例48-69可以以相对薄的层/涂层的形式用作BPP的表面层。
包含一种或多种实施例48-69的表面部分可以为约或至少约0.01 nm-150 µm、0.1nm-100 µm或1 nm-50 µm。使用一种或多种实施例29-47的表面部分可以为约或至少约0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4.0、4.1、4.2、4.3、4.4、4.5、5.0、7.0、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、100、120、150、180、200、220、250、280、300、320、350、380、400、420、450、480、500 nm厚。或者，所述表面部分可以为约或至少约0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4.0、4.1、4.2、4.3、4.4、4.5、5.0、10、115、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100 µm厚。
实施例48-69的磷化物可任选地用N、C、F和/或(一种或多种)其它元素掺杂以进一步提高电子导电性。对于实施例48-52、64和65，掺杂可能是特别有益的，因为这些实例磷化物物类。
表3的磷化物可能最初防护性较差，但是可消耗或清除PEMFC环境中的酸性物类，因此保护BPP本体部分。
又或者，所有本文公开的磷化物均可与具有保护性能的其它材料组合，所述其它材料如金属氧化物、氮化物、碳化物、氟化物或其组合。所述表面部分24因此可以包含一种或多种金属磷酸盐和至少一种其它材料如氧化物、碳化物、氮化物、氟化物等。例如，所述表面部分可以包含约或至少约1-99、10-90、20-80、30-70、40-60或50重量％或体积％的本文公开的一种或多种磷酸盐和1-99、10-90、20-80、30-70、40-60或50重量％或体积%的至少一种其它材料。
例如，表3的绝缘但防护性的材料可以与导电材料组合，所述导电材料如至少一种导电氧化物、氮化物、碳化物或其组合。
本文公开的金属磷化物可进一步与氧气和/或水反应以形成金属磷酸盐：M(PO4)x。这样的金属磷酸盐可以保留在BPP表面，或者溶解在酸性电解质中。溶解的金属磷酸盐可以变成磷酸，其可以增加或降低电解质的pH，这取决于PEMFC工作条件。与氧气和/或水反应的金属磷酸盐可以形成相对薄的钝化层，其可以防止进一步反应。
在非常氧化性的条件下，一些磷化物可以反应形成气态物类。它们可以通过消耗和清除可引起PEMFC进一步降解的酸性物类来帮助保护BPP。金属磷化物的一些分解物类可能是导电的，这可以帮助PEMFC中的电子传输。金属磷化物和/或其分解物类可以在BPP上形成稳定、导电和防护性的界面层。
在80℃、pH = 2至3、溶液中存在～0.1 ppm HF的情况下，包括金属本体部分和包含所公开的(一种或多种)金属磷化物的表面部分的BPP的耐腐蚀性可以为约或小于约0.1-20、0.5-15或1-10 µA cm-2。在相同的工作条件下，所述耐腐蚀性可以为小于约2.5、1.75、1.5、1.25、1、0.75、0.5、0.25或0.1 µA cm-2。
包含所公开的(一种或多种)金属磷化物的BPP表面部分的电导率可以为约或大于约0.1-150、1-120或10-100 S cm-1，其中包含所公开的(一种或多种)金属磷化物的表面部分的厚度可以进行优化以实现目标电导率。所述电导率可以为大于约80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145或150 S cm-1。
BPP本体部分和包含所公开的(一种或多种)金属磷化物的表面部分之间的界面接触电阻可以为约或小于约0.001-0.1、0.005-0.08或0.01-0.05欧姆cm2。所述界面接触电阻可以为小于约0.05、0.04、0.03、0.02、0.01、0.009、0.008、0.007、0.006、0.005、0.004、0.003、0.002、0.001欧姆cm2。
已经描述了BPP作为所公开的磷化物材料的合适应用，但是所述材料同样可以适用于另外的应用。例如，所公开的磷化物材料可以用作需要化学惰性的导电材料的其它工业应用的表面部分的一部分，所述其它工业应用如电池组、光伏系统、消费电子产品和/或其中导电且惰性的氧化物将是有益的任何其它地方。因此，所述材料的应用不限于金属，而是需要化学惰性和导电性能的任何基材。因此，所述基材可以是玻璃、陶瓷、复合材料、聚合物等。
另外，本文公开了合成所述抗腐蚀且导电的磷化物材料的多种方法。在至少一个实施方案中，方法可以包括基于溶液的工艺、电化学方法、热处理或其组合。
实例方法可以包括将含金属且含磷的前体化学品如M(NO3)x、M(OH)x、MClx、NH4HPO4、(NH4)2HPO4等溶解在水或有机溶剂中，然后将其在约0-150、20-120或40-100℃下以约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55或60或更多分钟的不同老化时间分散在金属BPP上。所述反应时间也可以变化并例如持续约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、16、24或48小时。所述溶液的pH可以通过氧化/还原化学品的存在来控制。所述含磷前体可以是金属磷酸盐(MPO4；例如FePO4)或金属磷酸盐水合物(MPO4·xH2O) ，其可以在还原条件下还原成金属磷化物。
或者，BPP的本体区域如不锈钢区域可以抛光并用有机溶剂如乙醇清洁。然后所述方法可以包括由所述前体电化学沉积金属磷化物。工作电极通常是不锈钢板，其中对电极和参比电极可以根据电压窗口而变化。通常，Pt箔和/或Ag/AgCl (具有饱和KCl)可以用作对电极和参比电极。所述浸入的电解质溶液可以是具有不同浓度的酸，如约0.01-1M的硫酸。确切的pH可以根据需要进行调节或中和。
所述热处理方法可包括在温和氧化剂如空气或还原剂如 Ar、N2或H2存在下在炉中在约200-1500、300-1200或400-1000℃下用金属磷化物前体热处理BPP金属如不锈钢和/或其它金属。
又或者，BPP的本体部分可以生产为含有相对大量的磷，以使得所述本体部分富含P并包含约或至少约0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.25、2.5、2.75、3.0、3.25、3.5、3.75、4.0、4.25、4.5、4.75、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0、9.5、10.0体积或重量%或更多的P，基于BPP或本体部分的总体积或重量计。所述方法可进一步包括提供足够量的一种或多种在式(I)和(II)中命名为A、B的金属或半金属，以使得元素A和/或B在与本体部分的磷反应时形成本文公开的磷化物。
又或者，所述金属磷化物可经由固态路线、脉冲激光沉积(PLD)、原子层沉积(ALD)和/或化学气相沉积(CVD)等沉积到所述本体部分上。
尽管上面描述了示例性实施方案，但并不旨在使这些实施方案描述权利要求包括的所有可能形式。说明书中使用的措辞是描述性的措辞而不是限制性的，并且应当理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以进行各种改变。如前所述，各种实施方案的特征可以组合以形成可能没有明确描述或示出的其它实施方案。尽管可能已将各种实施方案描述为在一个或多个所需特性方面提供了优点或优于其它实施方案或现有技术的实施方式，但是本领域普通技术人员认识到可以折衷一个或多个特征或特性来实现所需的总体系统属性，这取决于特定的应用和实施。这些属性可以包括但不限于成本、强度、耐用性、寿命周期成本、市场性、外观、包装、尺寸、适用性、重量、可制造性、易于组装等。因此，对于任何实施方案描述为相比于其它实施方案或现有技术实施方式而言在一个或多个特征方面较不合意的程度而言，这些实施方案并不在本公开的范围之外，并且对于特定应用而言可能是合意的。

Claims (20)

1.质子交换膜燃料电池双极板，其包括：
具有本体部分和表面部分的金属基材，所述表面部分包含具有式(I)的抗腐蚀导电二元磷化物材料：
AxPy (I)，
其中
A是碱金属、碱土金属、过渡金属、后过渡金属或准金属，
x、y各自为独立地选自1-15的数，且
所述二元磷化物材料配置为赋予所述金属基材抗腐蚀和导电性能。
2.根据权利要求1所述的双极板，其中在约80℃、pH约2-3、溶液中存在～0.1 ppm HF的情况下，所述双极板的耐腐蚀性小于约10 µA cm-2 。
3.根据权利要求1所述的基材，其中A是来自元素周期表的第四或第五周期的元素。
4.根据权利要求1所述的基材，其中A是VIII.B族元素。
5.根据权利要求1所述的基材，其中所述材料的电导率为大于约100 S cm-1。
6.根据权利要求1所述的基材，其中所述表面部分包含至少约50重量%的二元磷化物。
7.根据权利要求1所述的基材，其中所述本体部分是钢、石墨、铝、钛或铜。
8.根据权利要求1所述的基材，其中所述表面部分进一步包含掺杂剂，该掺杂剂包括N、C或F中的至少一种。
9.质子交换膜燃料电池双极板，其包括：
具有本体部分和表面部分的金属基材，所述表面部分包含具有式(II)的抗腐蚀导电三元磷化物材料：
AxBzPy (II)，
其中
A、B各自为碱金属、碱土金属、过渡金属、后过渡金属或准金属中的一种，
x、y、z各自为独立地选自1-15的数，且
所述材料配置为赋予所述基材抗腐蚀和导电性能。
10.根据权利要求9所述的双极板，其中A和B二者均来自元素周期表的VIII.B族。
11.根据权利要求9所述的双极板，其中A或B中的至少一个来自元素周期表的第四或第五周期。
12.根据权利要求9所述的双极板，其中所述表面部分进一步包含掺杂剂，该掺杂剂包括N、C或F中的至少一种。
13.根据权利要求9所述的双极板，其中所述基材与所述材料之间的界面接触电阻小于约0.01欧姆cm2。
14.根据权利要求9所述的双极板，其中所述材料的电导率为大于约100 S cm-1。
15.根据权利要求9所述的双极板，其中在约80℃、pH约2-3、溶液中存在～0.1 ppm HF的情况下，所述双极板的耐腐蚀性小于约10 µA cm-2 。
16.抗腐蚀且导电的基材，其包含：
本体部分；和
表面部分材料，所述表面部分材料包含具有式(I)、(II)的二元磷化物、三元磷化物或二者皆有：
AxPy (I)， AxBzPy (II)，
其中
A、B各自为碱金属、碱土金属、过渡金属、后过渡金属或准金属中的一种，
x、y、z各自为独立地选自1-15的数，
以使得所述表面部分材料配置为赋予所述基材在约80℃、pH约2-3、溶液中存在～0.1ppm HF的情况下小于约10 µA cm-2 的耐腐蚀性和大于约100 S cm-1的电导率。
17.根据权利要求16所述的基材，其中所述表面部分材料包含二元和三元磷化物二者。
18.根据权利要求17所述的基材，其中在所述二元和三元磷化物二者中A是相同的元素。
19.根据权利要求16所述的基材，其中A和B二者均来自元素周期表的VIII.B族。
20.根据权利要求16所述的基材，其中所述表面部分材料进一步包含掺杂剂，该掺杂剂包括N、C或F中的至少一种。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6859980B2 (ja) * 2018-05-10 2021-04-14 株式会社豊田中央研究所 バイポーラプレート
CN114042192B (zh) * 2021-11-11 2022-09-02 南京欧赛尔齿业有限公司 一种用于活动义齿的轻质支架钛基复合材料

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1726608A (zh) * 2002-10-15 2006-01-25 波利普拉斯电池有限公司 用于保护活性金属阳极的离子导电复合体
JP2010182558A (ja) * 2009-02-06 2010-08-19 Toyota Central R&D Labs Inc 耐食導電材、固体高分子型燃料電池とそのセパレータおよび耐食導電材の製造方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2123034C (en) * 1993-05-07 2000-10-17 Katsuyoshi Yamasoe Hydrophilic surface treating aqueous solution, hydrophilic surface treating method and hydrophilic surface treating film
US7521097B2 (en) 2003-06-06 2009-04-21 Nanogram Corporation Reactive deposition for electrochemical cell production
DE102005059614A1 (de) 2005-12-12 2007-06-14 Nano-X Gmbh Beschichtungsmaterial zum Schutz von Metallen, insbesondere Stahl, vor Korrosion und/oder Verzunderung, Verfahren zum Beschichten von Metallen und Metallelement
US8613807B2 (en) * 2009-02-06 2013-12-24 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Conductive film, corrosion-resistant conduction film, corrosion-resistant conduction material and process for producing the same
US8182963B2 (en) 2009-07-10 2012-05-22 GM Global Technology Operations LLC Low-cost manganese-stabilized austenitic stainless steel alloys, bipolar plates comprising the alloys, and fuel cell systems comprising the bipolar plates
CN102668208B (zh) 2009-12-25 2014-07-09 丰田自动车株式会社 燃料电池用隔板和其制造方法
JP6859980B2 (ja) * 2018-05-10 2021-04-14 株式会社豊田中央研究所 バイポーラプレート

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1726608A (zh) * 2002-10-15 2006-01-25 波利普拉斯电池有限公司 用于保护活性金属阳极的离子导电复合体
JP2010182558A (ja) * 2009-02-06 2010-08-19 Toyota Central R&D Labs Inc 耐食導電材、固体高分子型燃料電池とそのセパレータおよび耐食導電材の製造方法

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