CN113097522A - 双极板和其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及双极板和其制备方法。本申请提供了一种双极板，该双极板包括：金属基板、过渡层及复合涂层。过渡层设置于基板的至少一部分表面上，且复合涂层设置于过渡层的至少一部分表面上。该复合涂层包含碳化钛层与碳化铬层堆叠形成的双层涂层。本申请提供的具有碳化复合涂层的双极板具有良好的抗腐蚀性能和电传导性能。

Description

双极板和其制备方法
技术领域
本申请涉及储能技术领域，尤其涉及一种具有碳化复合涂层的双极板。
背景技术
双极板是燃料电池或氧化还原液流电池的重要部件之一，双极板通常位于电池单元正极与另一电池单元负极的界面，以用于(1)构成电池单元骨架以支撑电池单元；(2)构成导电体将电池单元串联或并联以组成电池组；(3)通过流道向电极提供反应材料(反应气体或电解液)；(4)协调水与热的管理，防止冷却介质或反应材料外漏。
因此，双极板需要具有高电导率、足够的机械强度、良好的热导、气体透过率低、抗腐蚀且能在电池工作环境中化学稳定相当长的时间。现有双极板的材料分为石墨材料和金属材料两种，其中金属材料具备重量轻、体积小、能够在有限的空间集成更大的功率等特征，而在某些空间有限制的领域具有应用潜力。
现有技术中，为提高双极板的抗腐蚀性，会在金属材料双极板表面涂覆导电耐腐蚀涂层。然而，现有的涂层中，贵金属涂层的存在成本高的缺陷；氮化物涂层容易产生柱状晶，进而导致其耐腐蚀性和导电性难以兼顾；非晶碳膜稳定性差，产品合格率低。
因此，有必要对双极板的涂层材料与结构进行进一步的研究与改进。
发明内容
本申请提供一种具有碳化复合涂层的双极板以及该双极板的制备方法，该双极板的涂层更加致密，有效减少了微孔等缺陷，进一步提高耐腐蚀性，并具有极佳的导电性；同时其制作成本低，能够提高生产效率及规模。
根据本申请的一个方面，本申请提供了一种双极板，该双极板包括：金属基板、过渡层及复合涂层。过渡层设置于基板的至少一部分表面上，且复合涂层设置于过渡层的至少一部分表面上。该复合涂层包含碳化钛层与碳化铬层堆叠形成的双层涂层。
在一些实施例中，复合涂层进一步包含设置于双层涂层上的一个或多个碳化钛层与碳化铬层形成的双层涂层。碳化钛层与碳化铬层中的每一者为交叉堆叠。
在一些实施例中，金属基板包含铜、铁、钢材中的一种或多种。
在一些实施例中，过渡层包含钛及铬中的一种或多种。
在一些实施例中，过渡层的厚度为50nm至200nm。
在一些实施例中，碳化钛层的单层厚度为10nm至20nm，碳化铬层的单层厚度为10nm至20nm，且碳化钛层的总厚度小于1000nm，碳化铬层的总厚度小于1000nm。
在一些实施例中，复合涂层的厚度小于2000nm。
在一些实施例中，复合涂层包含1组至100组双层涂层。
在一些实施例中，双极板的接触电阻小于或等于10mΩ·cm2。
根据本申请的另一个方面，本申请提供了一种双极板的制备方法，其包括如下步骤：提供金属基板；采用磁控溅射工艺于金属基板的表面上形成过渡层；采用对镀工艺于过渡层的表面上形成包含碳化钛层与碳化铬层堆叠形成的复合涂层。
在一些实施例中，对镀工艺包含以下步骤：将钛靶与铬靶设置于封闭腔炉的两侧，且将涂覆过渡层的金属基材设置于钛靶与铬靶中间的旋转架上；封闭腔炉中通入乙炔气体；转动旋转架，并施加偏压，沉积碳化钛层及碳化铬层在金属基材的过渡层的表面上，且碳化钛层及碳化铬层中的每一者为交叉堆叠。
在一些实施例中，对镀工艺中的施加偏压步骤为：采用周期性交替施加的第一偏压与第二偏压，其中第一偏压小于第二偏压。
在一些实施例中，第一偏压为30V至50V，且第二偏压为150V至300V。
在一些实施例中，周期性交替施加的周期为120S变换一次偏压。
在一些实施例中，对镀工艺中的通入乙炔步骤包含：通入纯度为99.999％的乙炔，并维持气压为0.3Pa至1.5Pa。
在一些实施例中，在提供金属基板的步骤之后及形成过渡层的步骤之前，进一步包含对金属基板的表面采用氩离子清洗，氩离子清洗的步骤包括以下步骤：在封闭腔炉中通入氩气，施加偏压，对金属基板清洗。
在一些实施例中，碳化钛层的单层厚度为500nm至5000nm，且碳化铬层的单层厚度为500nm至5000nm
在一些实施例中，采用磁控溅射工艺于金属基板的表面上形成过渡层的步骤包括以下步骤：在封闭腔炉中通入乙炔气体；在溅射偏压为50V～500V的条件下，采用高纯度的金属靶，沉积过渡层在金属基板的表面上，其中过渡层的厚度为50nm至200nm。
在一些实施例中，金属靶为钛靶。
本申请提供的具有碳化复合涂层的双极板，通过对镀工艺形成的复合涂层具有碳化钛层与碳化铬层堆叠形成的双层涂层，能够形成各向同性的等轴晶结构，降低晶间腐蚀问题，以提高涂层在电解液中的抗腐蚀性，并维持高导电性。因此，本申请提供的具有碳化复合涂层的双极板具有良好的产品质量和较高的安全性。
本申请实施例的额外层面及优点将部分地在后续说明中描述、显示、或是经由本申请实施例的实施而阐释。
附图说明
在下文中将简要地说明为了描述本申请实施例或现有技术所必要的附图以便于描述本申请的实施例。显而易见地，下文描述中的附图仅只是本申请中的部分实施例。对本领域技术人员而言，在不需要创造性劳动的前提下，依然可以根据这些附图中所例示的结构来获得其他实施例的附图。
图1为根据本申请的一些实施例的双极板的截面示意图。
图2为根据本申请的一些实施例的双极板的截面示意图。
图3是根据本申请的一些实施例的双极板的截面示意图。
图4为根据本申请的一些实施例的双极板的截面示意图。
图5为根据本申请的一些实施例的对镀工艺的示意图。
具体实施方式
本申请的实施例将会被详细的描示在下文中。在本申请说明书全文中，将相同或相似的组件以及具有相同或相似的功能的组件通过类似附图标记来表示。在此所描述的有关附图的实施例为说明性质的、图解性质的且用于提供对本申请的基本理解。本申请的实施例不应该被解释为对本申请的限制。
如本文中所使用，术语“约”、“大体上”、“实质上”用以描述及说明小的变化。当与事件或情形结合使用时，术语可指代其中事件或情形精确发生的例子以及其中事件或情形极近似地发生的例子。举例来说，当结合数值使用时，术语可指代小于或等于数值的±10％的变化范围，例如小于或等于±5％、小于或等于±0.5％、或小于或等于±0.05％。举例来说，如果两个数值之间的差值小于或等于值的平均值的±10％，那么可认为两个数值“大体上”相同。
再者，为便于描述，“第一”、“第二”、“第三”等等可在本文中用于区分一个图或一系列图的不同组件。“第一”、“第二”、“第三”等等不意欲描述对应组件。
双极板被广泛的应用于燃料电池与氧化还原液流电池中，双极板介于电池单元的正极与另一电池单元的负极表面之间作为支撑电池组骨架的构件，同时还作为串联各个电池单元的电传导件。双极板的基板表面通常提供的多个沟槽作为供正电极反应材料或负极反应材料的流动通道。因此，双极板需要具有高电导率、足够的机械强度、良好的热导、气体透过率低、抗腐蚀且能在电池工作环境中化学稳定相当长的时间。
金属基板的双极板多半会采用表面涂覆导电耐腐蚀涂层的方式提高其抗腐蚀性，目前主要的涂层为以下几种：(a)贵金属涂层，例如，金，铂等；(b)氮化物涂层，例如，氮化钛，氮化铬或者其混合物；及(c)非晶碳薄膜。然而，贵金属成本高，难以大面积推广；非晶碳膜稳定性差，产品合格率低；氮化物涂层则容易产生柱状晶结构，柱状晶结构本身耐腐蚀性优异，但是由于柱状晶晶界处容易产生微裂纹，长期接触反应材料(如，电解液)下容易导致晶间腐蚀，降低其使用寿命。同时，由于双极板的表面存在大量的沟槽，柱状晶结构的涂层于沟槽转角处更容易形成晶界裂纹，使得其涂层结构不稳定。
根据本申请的一个方面，本申请提供了一种具备碳化钛和碳化铬叠层结构的复合涂层的双极板。相较于单一涂覆材料的涂层在制备过程中容易形成择优生长，并形成柱状晶结构；本申请的通过采用两组靶材对镀工艺以形成的碳化钛和碳化铬堆叠结构的复合涂层，其能够形成各向同性的等轴晶结构，等轴晶结构于沟槽转角处不存在形成晶界裂纹的问题，可以有效解决晶间腐蚀问题，并维持足够的电传导性。因此，本申请具备碳化钛和碳化铬叠层结构的复合涂层的双极板具有更佳的结构稳定性，并且能够有效提升燃料电池或氧化还原液流电池的运行寿命及安全性。
图1为根据本申请的一些实施例的双极板的截面示意图。
如图一所示，根据本申请的实施例的双极板10能够包括：金属基板101、过渡层102及复合涂层103。过渡层102设置于基板101的至少一部分表面上，且复合涂层103设置于过渡层102的至少一部分表面上。该复合涂层103包含碳化钛层103A与碳化铬层103B堆叠形成的双层涂层。
碳化钛层103A和碳化铬层103B两者都是优异的导电耐腐涂层，将两者涂层设计成纳米叠层结构的双层涂层，并配合对镀工艺中的周期性高低偏压，使其双层涂层形成等轴晶结构，并杜绝柱状晶生成，从根源上杜绝晶间腐蚀的来源。
应理解，虽然图一中的碳化钛层103A设置于碳化铬层103B的下方，并更为接近过渡层102，然而图一仅为本申请的实施例中用于说明复合涂层的部分实施例。在一些实施例中，碳化铬层103B能够设置于碳化钛层103A的下方，并接近过渡层102。本领域技术人员可以根据本申请说明书的内容调整对镀工艺的设置条件与顺序，以更变复合涂层的结构顺序，而不受其限制。
在一些实施例中，金属基板101包含铜、铁、不锈钢材中的一种或多种。在一些实施例中，金属基板为不锈钢基板，例如，但不限于，316L。
在一些实施例中，过渡层102包含钛及铬中的一种或多种。在一些实施例中，过渡层102为钛金属过渡层，以提供碳化钛层103A与碳化铬层103B的复合涂层103与金属基板101之间的结合力。
在一些实施例中，过渡层的厚度为50nm至200nm。在一些实施例中，过渡层的厚度为100nm至150nm。本申请实施例中过渡层的厚度范围能够提供复合涂层103与金属基板101最佳的结合力，同时降低涂层的总厚度以优化复合涂层在双极板10表面的沟槽结构中的涂层均匀度。
图2与图3为根据本申请的一些实施例的双极板20及30的截面示意图。
如图2与图3所示，复合涂层103进一步包含设置于双层涂层上的一个或多个碳化钛层103A与碳化铬层103B形成的双层涂层。碳化钛层103A与碳化铬层103B中的每一者为交叉堆叠。双层涂层数量的增加可以进一步提高复合涂层103的抗腐蚀性能，在本申请实施例提供的双层涂层数量范围内可以使复合涂层在双极板表面形成均匀且结构稳定的涂层结构，尤其是在双极板表面上的沟槽处可以有效降低复合涂层103中裂纹的形成。
在一些实施例中，碳化钛层的单层厚度为10nm至20nm，碳化铬层的单层厚度为10nm至20nm。本申请实施例中碳化钛层与碳化铬层的单层厚度范围能够提供复合涂层103最佳的结构稳定性，并且能够进一步维持碳化钛层与碳化铬层的等轴晶结构以杜绝柱状晶结构的情形。
应理解，本领域技术人员可以根据本申请说明书中的内容调整制备的设置以形成具有不同单层厚度的碳化钛层与碳化铬层的复合涂层。在一些实施例中，碳化钛层的单层厚度与碳化铬层的单层厚度为一致的。在一些实施例中，碳化钛层的单层厚度与碳化铬层的单层厚度为不同的。在一些实施例中，碳化钛层的单层厚度与碳化铬层的单层厚度由在接近过渡层的内层向外层逐渐增大，这种渐层结构能够将复合涂层中的两种涂层碳化钛层与碳化铬层彼此之间的应力差值逐步维持在一个平衡的区间，复合涂层的整体应力水平降低，并具有更好的结合力，使复合涂层更不容易剥离金属基板。
在一些实施例中，碳化钛层103A的总厚度小于1000nm，碳化铬层103B的总厚度小于1000nm。在一些实施例中，碳化钛层的总厚度为100nm至500nm，碳化铬层的总厚度为100nm至500nm。本申请实施例中碳化钛层与碳化铬层的总厚度范围能够提供复合涂层103最佳的结构稳定性，优化复合涂层在双极板20及30表面的沟槽结构中的涂层均匀度，并具备良好的抗腐蚀性能及电传导性能。
在一些实施例中，复合涂层103的厚度小于2000nm。在一些实施例中，复合涂层的厚度为200nm至1000nm。
在一些实施例中，复合涂层103包含1组至100组双层涂层。在一些实施例中，复合涂层包含10组至50组双层涂层。
在一些实施例中，双极板的接触电阻小于或等于10mΩ·cm2。在一些实施例中，双极板的接触电阻小于或等于8mΩ·cm2。本申请通过调整碳化钛层与碳化铬层的单层及总厚度范围能够有效降低双极板的接触电阻，以提高双极板的电导性能，并降低运行过程中的发热。
图4为根据本申请的一些实施例的双极板的截面示意图。
如图4所示，本申请的双极板40能够包含在金属基板101的第一表面上以及与第一表面相对的第二表面上设置的过渡层102及复合涂层103。在一些实施例中，双极板能够包含在金属基板101的第一表面与第二表面延伸的侧表面上设置的过渡层102及复合涂层103。在一些实施例中，双极板的金属基板的全部外表面上皆设置了过渡层102及复合涂层103。
根据本申请的另一个方面，本申请提供了一种双极板的制备方法，其包括如下步骤：提供金属基板；采用磁控溅射工艺于金属基板的表面上形成过渡层；采用对镀工艺于过渡层的表面上形成包含碳化钛层与碳化铬层堆叠形成的复合涂层。
图5为根据本申请的一些实施例的双极板的对镀工艺的示意图。
如图5所示，对镀工艺是将铬靶302和钛靶303设置于封闭腔炉的两侧，且将涂覆过渡层的金属基材301设置于铬靶302和钛靶303中间的旋转架上，并进一步进行以下步骤：封闭腔炉中通入乙炔气体；转动旋转架，并施加偏压，沉积碳化钛层及碳化铬层在金属基材的过渡层的表面上，且碳化钛层及碳化铬层中的每一者为交叉堆叠。本发明通过采用两组靶材对镀的方式，将双极板的金属基板以一定的转速公转，再辅以不同循环交替的偏压条件，制备出具备各向同性的等轴晶结构的碳化钛与碳化铬堆叠复合涂层，彻底解决了晶间腐蚀问题。
在一些实施例中，对镀工艺中的施加偏压步骤为：采用周期性交替施加的第一偏压与第二偏压，其中第一偏压小于第二偏压。在一些实施例中，第一偏压为30V至50V，在一些实施例中，第二偏压为150V至300V。第二偏压中的高偏压能量高，沉积过程中溅射作用强，涂层更加致密，有效减少了微孔等缺陷，能够进一步提高复合涂层的耐腐蚀性。
在一些实施例中，对镀工艺中的旋转架的转速为1rpm至2rpm。
在一些实施例中，周期性交替施加的周期为60s至120s变换一次偏压。
在一些实施例中，对镀工艺中的通入乙炔步骤包含：通入纯度为99.999％的乙炔，并维持气压为0.3Pa至1.5Pa。在一些实施例中，封闭腔炉中的乙炔气压为0.6Pa。
在一些实施例中，在提供金属基板的步骤之后及形成过渡层的步骤之前，进一步包含对金属基板的表面采用氩离子清洗，氩离子清洗的步骤包括以下步骤：在封闭腔炉中通入氩气，施加偏压，对金属基板清洗。本申请通过氩离子清洗步骤，能够进一步提高过渡层与金属基板的结合力。
在一些实施例中，碳化钛层的单层厚度为500nm至5000nm，且碳化铬层的单层厚度为500nm至5000nm
在一些实施例中，采用磁控溅射工艺于金属基板的表面上形成过渡层的步骤包括以下步骤：在封闭腔炉中通入氮气体；在溅射偏压为50V～500V的条件下，采用高纯度的金属靶，沉积过渡层在金属基板的表面上，其中过渡层的厚度为50nm至200nm。
在一些实施例中，磁控溅射工艺中使用的金属靶为钛靶。通过沉积纯钛的过渡层，能够有效的提高复合涂层与金属基层的结合力。
本申请的制备方式由于采用对镀工艺，能够同时涂覆碳化钛层与碳化铬层，并通过控制旋转架的转速与周期性交替施加的不同强度的偏压，能够进一步提高碳化钛层与碳化铬层的致密程度，进一步提高耐腐蚀性。同时，本申请的双极板涂层的制备方式制作成本低，能够那规模生成。
为进一步说明本申请的碳化复合涂层的双极板的有益效果，本申请提供了以下具体实施例及其通过腐蚀及接触电阻测试的结果：
实施例一
采用316不锈钢基板塑形以形成双极板的金属基板，将金属基板固定在旋转架上放入镀膜设备的封闭炉腔中。当封闭炉腔抽真空达到2x10-3Pa，采用流量控制模式，通入氩气100sccm，打开离子清洗电源，设置偏压为120V，氩离子清洗基板10分钟。之后关闭清洗电源，打开钛靶，通入氮气，设置功率为3Kw，基体偏压60v，覆涂钛金属过渡层，涂层厚度100nm，最后关闭氮气。打开钛靶，通入乙炔气体，维持气压0.5Pa，沉积碳化钛层，涂层总厚度1000nm，镀膜过程中的周期性偏压设置为40和150V，周期为120秒，沉积碳化钛层。
实施例二
采用316不锈钢基板塑形以形成双极板的金属基板，将金属基板固定在旋转架上放入镀膜设备的封闭炉腔中。当封闭炉腔抽真空达到2x10-3Pa，采用流量控制模式，通入氩气100sccm，打开离子清洗电源，设置偏压为120V，氩离子清洗基板10分钟。之后关闭清洗电源，打开钛靶，通入氮气，设置功率为3Kw，基体偏压60v，覆涂钛金属过渡层，涂层厚度100nm，最后关闭氮气。打开铬靶，通入乙炔气体，维持气压0.5Pa，沉积碳化铬层，涂层总厚度1000nm，镀膜过程中的周期性偏压设置为40和150V，周期为120秒，沉积碳化铬层。
实施例3
采用316不锈钢基板塑形以形成双极板的金属基板，将金属基板固定在旋转架上放入镀膜设备的封闭炉腔中。当封闭炉腔抽真空达到2x10-3Pa，采用流量控制模式，通入氩气100sccm，打开离子清洗电源，设置偏压为120V，氩离子清洗基板10分钟。之后关闭清洗电源，打开钛靶，通入氮气，设置功率为3Kw，基体偏压60v，覆涂钛金属过渡层，涂层厚度100nm，最后关闭氮气。打开钛靶及对称设置的铬靶，通入乙炔气体，维持气压0.5Pa，沉积碳化钛层与碳化铬层，其中碳化钛层与碳化铬层各自的单层厚度为10nm，涂层总厚度1000nm，镀膜过程中的周期性偏压设置为40和150V，周期为120秒，在同一涂覆表面上依序沉积碳化钛层及碳化铬层。
实施例4
采用316不锈钢基板塑形以形成双极板的金属基板，将金属基板固定在旋转架上放入镀膜设备的封闭炉腔中。当封闭炉腔抽真空达到2x10-3Pa，采用流量控制模式，打开钛靶，通入氮气，设置功率为3Kw，基体偏压60v，覆涂钛金属过渡层，涂层厚度100nm，最后关闭氮气。打开钛靶及对称设置的铬靶，通入乙炔气体，维持气压0.5Pa，沉积碳化钛层与碳化铬层，其中碳化钛层与碳化铬层各自的单层厚度为10nm，涂层总厚度1000nm，镀膜过程中的周期性偏压设置为40和150V，周期为120秒，在同一涂覆表面上依序沉积碳化钛层及碳化铬层。
实施例5
采用316不锈钢基板塑形以形成双极板的金属基板，将金属基板固定在旋转架上放入镀膜设备的封闭炉腔中。当封闭炉腔抽真空达到2x10-3Pa，采用流量控制模式，通入氩气100sccm，打开离子清洗电源，设置偏压为120V，氩离子清洗基板10分钟。之后关闭清洗电源，打开钛靶，通入氮气，设置功率为3Kw，基体偏压60v，覆涂钛金属过渡层，涂层厚度100nm，最后关闭氮气。打开钛靶及对称设置的铬靶，通入乙炔气体，维持气压0.8Pa，沉积碳化钛层与碳化铬层，其中碳化钛层与碳化铬层各自的单层厚度为20nm，涂层总厚度1000nm，镀膜过程中的周期性偏压设置为30和250V，周期为120秒，在同一涂覆表面上依序沉积碳化钛层及碳化铬层。
接触电阻性能测试：
采用接触电阻测试仪，将待测双极板置于测试仪中，检测其正极表面至负极表面的接触电阻，测试电压如下：140MPa。
腐蚀电流性能测试：
采用腐蚀电流侧试仪，将待测双极板置于测试仪中，检测其表面的腐蚀电流，测试条件如下：温度：80℃，浸泡电解液：pH＝3硫酸+0.01ppm氢氟酸；恒电位：0.84V 24小时或1.6V 5小时。
表1
Figure BDA0002997064490000101
通过上述测试结果可知，本申请的具有双层堆叠结构的碳化复合涂层的双极板，由于其复合涂层具有碳化钛层与碳化铬层堆叠形成的双层涂层相较于单一涂层，能够形成各向同性的等轴晶结构，降低晶间腐蚀问题，以提高涂层在电解液中的抗腐蚀性，并维持高导电性。本申请提供的具有碳化复合涂层的双极板具有良好的产品质量和较高的安全性。
整个说明书中对“一些实施例”、“部分实施例”、“一个实施例”、“另一举例”、“举例”、“具体举例”或“部分举例”的引用，其所代表的意思是在本申请中的至少一个实施例或举例包含了该实施例或举例中所描述的特定特征、结构、材料或特性。因此，在整个说明书中的各处所出现的描述，例如：“在一些实施例中”、“在实施例中”、“在一个实施例中”、“在另一个举例中”，“在一个举例中”、“在特定举例中”或“举例“，其不必然是引用本申请中的相同的实施例或示例。此外，本文中的特定特征、结构、材料或特性可以以任何合适的方式在一个或多个实施例或举例中结合。
尽管已经演示和描述了说明性实施例，本领域技术人员应该理解上述实施例不能被解释为对本申请的限制，并且可以在不脱离本申请的精神、原理及范围的情况下对实施例进行改变，替代和修改。

Claims (19)

1.一种双极板，其包括：
金属基板；
过渡层，其设置于所述基板的至少一部分表面上；以及
复合涂层，其设置于所述过渡层的至少一部分表面上，其中所述复合涂层包含碳化钛层与碳化铬层堆叠形成的双层涂层。
2.根据权利要求1所述的双极板，其中所述复合涂层进一步包含设置于所述双层涂层上的一个或多个所述碳化钛层与所述碳化铬层形成的所述双层涂层，其中所述碳化钛层与所述碳化铬层中的每一者为交叉堆叠。
3.根据权利要求1或2所述的双极板，其中所述金属基板包含铜、铁、钢材中的一种或多种。
4.根据权利要求1或2所述的双极板，其中所述过渡层包含钛及铬中的一种或多种。
5.根据权利要求1或2所述的双极板，其中所述过渡层的厚度为50nm至200nm。
6.根据权利要求1或2所述的双极板，其中所述碳化钛层的单层厚度为10nm至20nm，所述碳化铬层的单层厚度为10nm至20nm，且所述碳化钛层的总厚度小于1000nm，所述碳化铬层的总厚度小于1000nm。
7.根据权利要求1或2所述的双极板，其中所述复合涂层的厚度小于2000nm。
8.根据权利要求2所述的双极板，其中所述复合涂层包含1组至100组所述双层涂层，其中所述碳化钛层的单层厚度与所述碳化铬层的单层厚度由在接近过渡层的内层向外层逐渐增大。
9.根据权利要求1或2所述的双极板，其中所述双极板的接触电阻小于或等于10mΩ·cm2。
10.一种双极板的制备方法，其包括如下步骤：
提供金属基板；
采用磁控溅射工艺于所述金属基板的表面上形成过渡层；
采用对镀工艺于所述过渡层的表面上形成包含碳化钛层与碳化铬层堆叠形成的复合涂层。
11.根据权利要求10所述的双极板的制备方法，其中所述对镀工艺包含以下步骤：
将钛靶与铬靶设置于封闭腔炉的两侧，且将涂覆所述过渡层的所述金属基材设置于所述钛靶和所述铬靶中间的旋转架上；
所述封闭腔炉中通入乙炔气体；
转动所述旋转架，并施加偏压，沉积碳化钛层及碳化铬层在所述金属基材的所述过渡层的表面上，且所述碳化钛层及所述碳化铬层中的每一者为交叉堆叠。
12.根据权利要求11所述的双极板的制备方法，其中所述对镀工艺中的所述施加偏压步骤为：采用周期性交替施加的第一偏压与第二偏压，其中所述第一偏压小于所述第二偏压。
13.根据权利要求12所述的双极板的制备方法，其中所述第一偏压为30V至50V，且所述第二偏压为150V至300V。
14.根据权利要求12或13所述的双极板的制备方法，其中所述周期性交替施加的周期为120S变换一次偏压。
15.根据权利要求11所述的双极板的制备方法，其中所述对镀工艺中的所述通入乙炔步骤包含：通入纯度为99.999％的乙炔，并维持气压为0.3Pa至1.5Pa。
16.根据权利要求10所述的双极板的制备方法，其中在提供所述金属基板的步骤之后及所述形成所述过渡层的步骤之前，进一步包含对所述金属基板的表面采用氩离子清洗，所述氩离子清洗的步骤包括以下步骤：
在封闭腔炉中通入氩气，施加偏压，对所述金属基板清洗。
17.权利要求10或11所述的双极板的制备方法，其中所述碳化钛层的单层厚度为500nm至5000nm，且所述碳化铬层的单层厚度为500nm至5000nm 。
18.根据权利要求10所述的双极板的制备方法，其中采用磁控溅射工艺于所述金属基板的表面上形成过渡层的步骤包括以下步骤：
在封闭腔炉中通入乙炔气体；
在溅射偏压为50V～500V的条件下，采用高纯度的金属靶，沉积所述过渡层在所述金属基板的表面上，其中所述过渡层的厚度为50nm至200nm。
19.根据权利要求18所述的双极板的制备方法，其中所述金属靶为钛靶。
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