CN117525472B - 一种质子交换膜燃料电池金属双极板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于质子交换膜燃料电池的新型金属双极板及其制备方法，该金属双极板为具有体心立方晶体结构的Ni‑Ti基合金，且所述Ni‑Ti基合金至少包括Ni、Ti元素。该金属双极板所采用的Ni‑Ti基合金材料相比传统的镍合金、钛合金、铝合金、不锈钢等金属双极板材料，在应用于质子交换膜燃料电池的双极板时具有合适的耐腐蚀性和导电性，可满足质子交换膜燃料电池对于金属双极板的耐久性要求；是作为质子交换膜燃料电池金属双极板的潜力材料，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明为燃料电池技术领域，特别涉及一种质子交换膜燃料电池金属双极板及其制备方法。
背景技术
燃料电池(Fuel Cell)是一种新型的能源电池，它直接将化学能转化成电能，且不受卡诺循环的限制，大大提高了其转化效率，其能源利用率高达50％以上。此外，燃料电池用燃料和氧气作为原料，反应后的产物基本无污染，正在成为理想的绿色能源之一。
质子交换膜燃料电池(Proton exchange membrane fuel cell, PEMFC)，又称固体聚合物燃料电池(SPFC)。它除了具有燃料电池的优点之外，还具有在低温下能够连续工作、比功率大、快速启动、寿命长的特点，特别是它以氢气和氧气作为化学能参与反应转化为电能，不排放NOx，SOx和CO2等污染物，反应产物为水，因此被认为是一个理想的零排放车辆电源，是当代最具有潜力的燃料电池之一。
双极板作为除膜电极之外的第二个关键部件，占PEMFC总重量的70%~80%，总体积的50%左右，制造成本占总成本的30%~50%，现已成为PEMFC的研究热点之一。双极板在PEMFC中起着支撑、集流、分隔氧化剂与还原剂的作用并引导氧化剂和还原剂在电池内电极表面流动和导通电流，因此双极板需满足在酸性条件下不易被腐蚀、导电性良好、与扩散层之间的电阻尽可能小以及机械性能良好等条件。
目前，PEMFC双极板的主要类型有石墨双极板、金属双极板和复合双极板。石墨是最先被生产作为双极板的材料，也是现在最广泛使用的双极板材料。虽然它具有良好的导电导热性能，且在酸性条件下不易被腐蚀。但是，石墨脆性较大、机械强度低，导致石墨双极板在加工制造过程中极易发生断裂，无法做薄，进而电池体积及质量难以下降，成本增加。相比较之下，金属双极板具有良好的力学性能和导电性能，相对简单的加工制造工艺，和易于批量生产等优点，是较为理想的双极板材料。目前常见的金属双极板材料主要包括Ti合金、Al合金、Ni合金及不锈钢。然而，金属双极板长时间工作在酸性电化学腐蚀环境中，其表面很容易形成钝化膜，虽然这些钝化膜减缓了腐蚀速率，但同时大大增加了接触电阻，导致燃料电池在长时间工作后性能下降，影响燃料电池的使用寿命和使用效率，因此，一般需要在这些材料表面构筑耐腐蚀的涂层来改善其导电性及耐腐蚀性能。
因此，如何平衡导电性和耐蚀性，开发出本身具有合适的耐腐蚀性、导电性和机械性能的双极板材料，对于提升燃料电池的体积功率密度、提升燃料电池的耐久性具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种能够兼顾导电性和耐蚀性的质子交换膜燃料电池金属双极板。该金属双极板具备良好的导电性、耐化学腐蚀及电化学腐蚀性，大大提升燃料电池的使用寿命。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种用于质子交换膜燃料电池的金属双极板，所述金属双极板为体心立方晶体结构的Ni-Ti基合金，且所述Ni-Ti基合金的成分至少包括Ni、Ti元素；优选地，所述Ni-Ti基合金进一步包括M，所述M为选自Nb、Cr、V、Mo、、Au、Pd、Pt元素中的一种或几种。
其中，所述Ni-Ti基合金选自以下一种：
NixTiy，其中45≤x, y≤55，且x + y = 100；
NixTiyMz，其中43≤x≤47，38≤y≤44，9≤z≤19，且x + y + z = 100；
其中，x、y、z为原子百分数。
所述Ni-Ti基合金具有体心立方晶体结构，其晶体大小为亚微米级或纳米级。本发明通过采用高导电、高耐腐蚀的Ni-Ti基合金材料作为双极板，相比传统的不锈钢双极板、钛合金双极板、镍合金双极板和铝合金双极板等金属双极板材料，在PEMFC服役环境下（0.5M H2SO4+5ppm F-, 70℃），不仅耐蚀性能得到了改善，同时还降低了与扩散层之间的接触电阻，满足双极板长期服役的性能需求，提升了燃料电池的使用寿命。
进一步地，所述Ni-Ti基合金为Ni-Ti二元合金体系，其中，Ni元素的原子百分比为50% ~ 52%，Ti元素的原子百分比为48% ~ 50%，且所述Ni、Ti元素的原子百分比总量为100%。
进一步地，所述Ni-Ti基合金的成分为Ni51Ti49，其具有较强的耐腐蚀性和导电性。
进一步地，所述Ni-Ti基合金的成分为Ni47Ti44Nb9，其具备优异的耐腐蚀性和导电性，完全满足作为质子交换膜双极板材料持久性的要求。
本发明还提供一种用于质子交换膜燃料电池的金属双极板的制备方法，包括以下步骤：
S1、Ni-Ti基合金配料：按照元素配比精准称量，配置好原材料；
S2、Ni-Ti基合金铸锭制备：按照Ni-Ti基合金的成分配比采用熔铸设备熔炼并制备出Ni-Ti基合金铸锭；
S3、金属板成型：将步骤S2制备出的Ni-Ti基合金铸锭在熔融状态下利用真空吸铸法吸入水冷铜模内，形成长方形片体；
S4、使用砂纸对步骤S3制备出的长方形片体进行研磨抛光处理，并在无水乙醇中进行超声以去除表面的杂质，得到Ni-Ti基合金燃料电池双极板。
按上述制备方法，步骤S2中所述熔铸设备为真空非自耗电极电弧熔炼炉，熔炼时反复重熔5-7次，以保证铸锭的成分的均匀性。
按上述制备方法，步骤S3中所述长方形片体的尺寸为10×20×1mm。在实际应用中，本发明所述Ni-Ti基合金可根据需要制备成合适的尺寸。
按上述制备方法，步骤S4中所述砂纸依次为400#、800#、1200#、2000#砂纸。
根据实际需要，本发明所述Ni-Ti基合金还可以采用熔铸熔炼、3D打印、真空甩带等方法制备。
本发明所述的Ni-Ti基合金为具有体心立方晶体结构，且所述合金材料中Ni元素、Ti元素和其他合金化元素的添加量需要控制在所述本发明的原子百分比范围内，Ni-Ti基合金是以Ni、Ti元素作为主要成分，继而添加其他合金化元素进一步提升合金材料的耐蚀性和导电性。该Ni-Ti基合金材料所具有的体心立方晶体结构不同于传统双极板所使用的镍合金和钛合金的面心立方晶体结构。目前常见的钛合金、镍合金、铝合金以及不锈钢材料在应用于质子交换膜燃料电池双极板时，长时间工作在酸性电化学腐蚀环境中，表面极易形成钝化膜，钝化膜虽能减缓其腐蚀速率，但表面接触电阻却大大增加，因此工作性能下降，使用寿命降低。而本发明所述的Ni-Ti基合金，存在的Ti元素在PEMFC的酸性条件下可以形成致密的TiO2，TiO2可以防止双极板表面免受腐蚀；而存在的Ni元素对钝化膜的稳定性有益，而且还能防止钝化膜变厚，钝化膜越薄，越有利降低其接触电阻，因此，本发明所述合金材料中的Ni元素、Ti元素的添加量使其很好地平衡了合金材料的耐蚀性和导电性，具备适当的耐化学腐蚀性能和导电性能，综合性能优异。这使得本发明所述的Ni-Ti基合金具有比传统金属双极板（Ni、Ti、Al、不锈钢）更优异的导电性能及耐腐蚀性能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅为本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为实施例1制备的Ni-Ti基合金铸锭的X射线衍射谱；
图2为实施例1、3、6中制备的Ni-Ti基合金双极板与对比例1中的双极板的动电位极化曲线的对比图（图中，a：Ni45Ti55合金双极板；b：Ni51Ti49合金双极板；c：Ni47Ti44Nb9合金双极板；d：Ti金属双极板）；
图3为实施例1、3、6中制备的Ni-Ti基合金双极板与对比例1中的双极板的恒电位极化曲线的对比图（图中，a：Ni45Ti55合金双极板；b：Ni51Ti49合金双极板；c：Ni47Ti44Nb9合金双极板；d：Ti金属双极板）；
图4为实施例1、3、6中制备的Ni-Ti基合金双极板与对比例1中的双极板的表面接触电阻对比图（图中，a：Ni45Ti55合金双极板；b：Ni51Ti49合金双极板；c：Ni47Ti44Nb9合金双极板；d：Ti金属双极板）。
本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
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的一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
实施例1：
一种用于质子交换膜燃料电池的金属双极板及其制备方法，具体包括以下步骤：
S1、采用电解镍（纯度＞99.5wt.%）和海绵钛（纯度＞99.7wt.%）作为原料，以Ni:Ti原子比为45:55的比例配置好原材料；
S2、使用真空非自耗电极电弧熔炼炉进行熔铸，并反复重熔5次以提高成分的均匀性，制备出Ni45Ti55合金铸锭，该合金的X射线衍射（XRD）结果如图1所示，可以看出，合金为体心立方晶体（BCC）结构；
S3、将制备出的Ni45Ti55合金铸锭在熔融状态下利用真空吸铸法吸入水冷铜模内，形成尺寸为10×20×1mm的长方体片体；
S4、依次使用400#、800#、1200#、2000#砂纸进行研磨抛光处理，并在无水乙醇中进行超声以去除表面的杂质，得到Ni45Ti55合金双极板。
电化学测试使用三电极法，参比电极为Hg/Hg2SO4电极，对电极为Pt电极，电化学实验环境为模拟燃料电池的工作环境（0.5mol/L H2SO4＋5ppmF-，70℃）。分别测试工作电极Ni45Ti55合金的开路电位和动电位极化曲线，见图2，并分别在0.6V（阴极条件）和-0.1V（阳极条件）电位下进行恒电位极化曲线测试，见图3。在每次腐蚀测试之前，为了获得稳定的表面条件，将样品保持在开路电位下60min。
使用直流低电阻测量仪测量恒电位极化后的Ni45Ti55合金双极板接触电阻，见图4，测量时使用140N/cm2压实力。
由图2可得，所述Ni45Ti55合金双极板的腐蚀电位为-0.097V，高于纯钛的腐蚀电位（-0.429V）、钛合金Ti-6Al-4V合金的腐蚀电位（-0.302V）和不锈钢金属双极板的腐蚀电位（-0.355V），Ni45Ti55合金双极板的腐蚀电流密度为1.816μA/cm2，小于纯钛的腐蚀电流密度（4.257μA/cm2）、钛合金Ti-6Al-4V合金的腐蚀电流密度（3.171μA/cm2）和不锈钢的腐蚀电流密度（4.215μA/cm2），具备优异的耐腐蚀性能；由图3可得，Ni45Ti55合金双极板长时间耐腐蚀性良好，腐蚀电流比纯钛、钛合金Ti-6Al-4V合金和不锈钢金属双极板显著降低，性能稳定；由图4可得，Ni45Ti55合金双极板的接触电阻为22.6mΩ/cm2，显著低于纯钛的接触电阻（85.5mΩ/cm2）、钛合金Ti-6Al-4V合金的接触电阻（68.5 mΩ/cm2）和不锈钢金属双极板的接触电阻（75.6 mΩ/cm2），具备较好的导电性能。
实施例2-5：
一种用于质子交换膜燃料电池的金属双极板及其制备方法。
按照实施例1的方法制备Ni50Ti50、Ni51Ti49、Ni52Ti48和Ni55Ti45合金双极板，其区别仅在于调整了原料配比。其腐蚀电位、腐蚀电流密度、接触电阻如表1所示。Ni51Ti49合金双极板具备相对较高的腐蚀电位（0.116V），较低的腐蚀电流密度（1.221μA/cm2），和较低的接触电阻（14.5 mΩ/cm2），具备良好的耐腐蚀性能和导电性。
实施例6：
一种用于质子交换膜燃料电池的金属双极板及其制备方法，具体包括以下步骤：
S1、采用电解镍（纯度＞99.5wt.%）和海绵钛（纯度＞99.7wt.%）和金属铌（纯度＞99.5wt.%）作为原料，以Ni:Ti:Nb原子比为47:44:9的比例配置好原材料；
S2、使用真空非自耗电极电弧熔炼炉进行熔铸，并反复重熔7次以提高成分的均匀性，制备出Ni47Ti44Nb9合金铸锭；
S3、将制备出的Ni47Ti44Nb9合金铸锭在熔融状态下利用真空吸铸法吸入水冷铜模内，形成尺寸为10×20×1mm的长方体片体；
S4、依次使用400#、800#、1200#、2000#砂纸进行研磨抛光处理，并在无水乙醇中进行超声以去除表面的杂质，得到Ni47Ti44Nb9合金双极板。
对本实施例制得的Ni47Ti44Nb9合金双极板采用与实施例1相同的电化学测试方法测试可得：腐蚀电位为0.171V，腐蚀电流密度为0.752μA/cm2，接触电阻为11.5 mΩ/cm2，已基本满足质子交换膜燃料电池的工作要求（腐蚀电流密度＜1μA/cm2，接触电阻＜10 mΩ/cm2）。
实施例7：
一种用于质子交换膜燃料电池的金属双极板及其制备方法，具体包括以下步骤：
S1、采用电解镍（纯度＞99.5wt.%）和海绵钛（纯度＞99.7wt.%）和金属钼（纯度＞99.5wt.%）作为原料，以Ni:Ti:Mo原子比为45:42:13的比例配置好原材料；
S2、使用真空非自耗电极电弧熔炼炉进行熔铸，并反复重熔6次以提高成分的均匀性，制备出Ni45Ti42Mo13合金铸锭；
S3、将制备出的Ni45Ti42Mo13合金铸锭在熔融状态下利用真空吸铸法吸入水冷铜模内，形成尺寸为10×20×1mm的长方体片体；
S4、依次使用400#、800#、1200#、2000#砂纸进行研磨抛光处理，并在无水乙醇中进行超声以去除表面的杂质，得到Ni45Ti42Mo13合金双极板。
对本实施例制得的Ni45Ti42Mo13合金双极板采用与实施例1相同的电化学测试方法测试可得：腐蚀电位为0.121V，腐蚀电流密度为1.281μA/cm2，接触电阻为13.6mΩ/cm2。
实施例8：
一种用于质子交换膜燃料电池的金属双极板及其制备方法，具体包括以下步骤：
S1、采用电解镍（纯度＞99.5wt.%）和海绵钛（纯度＞99.7wt.%）和金属铬（纯度＞99.5wt.%）作为原料，以Ni:Ti:Cr原子比为43:38:19的比例配置好原材料；
S2、使用真空非自耗电极电弧熔炼炉进行熔铸，并反复重熔5次以提高成分的均匀性，制备出Ni43Ti38Cr19合金铸锭；
S3、将制备出的Ni43Ti38Cr19合金铸锭在熔融状态下利用真空吸铸法吸入水冷铜模内，形成尺寸为10×20×1mm的长方体片体；
S4、依次使用400#、800#、1200#、2000#砂纸进行研磨抛光处理，并在无水乙醇中进行超声以去除表面的杂质，得到Ni43Ti38Cr19合金双极板。
对本实施例制得的Ni43Ti38Cr19合金双极板采用与实施例1相同的电化学测试方法测试可得：腐蚀电位为0.155V，腐蚀电流密度为1.076μA/cm2，接触电阻为12.4mΩ/cm2。
实施例9：
一种用于质子交换膜燃料电池的金属双极板及其制备方法，具体包括以下步骤：
S1、采用电解镍（纯度＞99.5wt.%）和海绵钛（纯度＞99.7wt.%）和金属铌（纯度＞99.5wt.%）和金属钼（纯度＞99.5wt.%）作为原料，以Ni:Ti:Nb:Mo原子比为49:45:4.8:1.2的比例配置好原材料；
S2、使用真空非自耗电极电弧熔炼炉进行熔铸，并反复重熔6次以提高成分的均匀性，制备出Ni49Ti45Nb4.8Mo1.2合金铸锭；
S3、将制备出的Ni49Ti45Nb4.8Mo1.2合金铸锭在熔融状态下利用真空吸铸法吸入水冷铜模内，形成尺寸为10×20×1mm的长方体片体；
S4、依次使用400#、800#、1200#、2000#砂纸进行研磨抛光处理，并在无水乙醇中进行超声以去除表面的杂质，得到Ni49Ti45Nb4.8Mo1.2合金双极板。
对本实施例制得的Ni49Ti45Nb4.8Mo1.2合金双极板采用与实施例1相同的电化学测试方法测试可得：腐蚀电位为0.105V，腐蚀电流密度为1.148μA/cm2，接触电阻为11.8mΩ/cm2。
对比例1：
对比例采用Ti金属作为质子交换膜燃料电池的金属双极板，具体制备步骤如下：
S1、采用海绵钛（纯度＞99.7wt.%）作为原料；
S2、将海绵钛在熔融状态下利用真空吸铸法吸入水冷铜模内，形成尺寸为10*20*1mm的长方体片体；
S3、依次使用400#、800#、1200#、2000#砂纸进行研磨抛光处理，并在无水乙醇中进行超声以去除表面的杂质，得到金属Ti双极板。
对本对比例制得的金属Ti双极板采用与实施例1相同的电化学测试发测试可得：腐蚀电位为-0.429V，腐蚀电流密度为4.257μA/cm2，接触电阻为85.5 mΩ/cm2。
纯钛作为金属双极板时，因其腐蚀电位较低，极易被腐蚀产生钝化膜，因此在长时间使用时，接触电阻显著提升，燃料电池的导电性下降，从而影响燃料电池的使用寿命。
对比例2：
一种用于质子交换膜燃料电池的金属双极板及其制备方法，具体包括以下步骤：
S1、采用海绵钛（纯度＞99.7wt.%）和金属铝（纯度＞99.5wt.%）和金属钒（纯度＞99.5wt.%）作为原料，以Ti:Al:V原子比为90:6:4的比例配置好原材料；
S2、使用真空非自耗电极电弧熔炼炉进行熔铸，并反复重熔5次以提高成分的均匀性，制备出TiAl6V4(TC4)合金铸锭；
S3、将制备出的TiAl6V4(TC4)合金铸锭在熔融状态下利用真空吸铸法吸入水冷铜模内，形成尺寸为10×20×1mm的长方体片体；
S4、依次使用400#、800#、1200#、2000#砂纸进行研磨抛光处理，并在无水乙醇中进行超声以去除表面的杂质，得到TiAl6V4(TC4)合金双极板。
对本实施例制得的TiAl6V4(TC4)合金双极板采用与实施例1相同的电化学测试方法测试可得：腐蚀电位为-0.302V，腐蚀电流密度为3.171μA/cm2，接触电阻为68.5mΩ/cm2。
TiAl6V4(TC4)合金中添加的Al元素、V元素虽能改善纯钛金属双极板的导电性能，但依然无法满足金属双极板导电性的要求。
对比例3：
对比例采用不锈钢作为质子交换膜燃料电池的金属双极板，并经与实施例1相同的电化学测试法测试可得：腐蚀电位为-0.355V，腐蚀电流密度为4.215μA/cm2，接触电阻为75.6 mΩ/cm2。
不锈钢金属双极板腐蚀电位较低，腐蚀电流密度较高，接触电阻较大。
对比例4-6：
一种用于质子交换膜燃料电池的金属双极板及其制备方法。
按照实施例1的方法制备Ni40Ti60、Ni65Ti35、Ni22Ti78合金双极板，其区别仅在于调整了原料配比。其腐蚀电位、腐蚀电流密度、接触电阻如表1所示。可见，合金材料中的Ni元素、Ti元素的添加量未控制在本发明所述的原子百分比范围内，Ni元素过多或过少，所制得的Ni-Ti基合金材料作为金属双极板时，腐蚀电位下降，腐蚀电流密度增高，接触电阻变大，即并不能很好的平衡耐腐蚀性和导电性。
表1 不同Ni-Ti基合金成分和纯钛、钛合金以及不锈钢的耐蚀性和导电性
| Ni-Ti基合金成分（at.%） | 结构 | 腐蚀电位（V） | 腐蚀电流密度（μA/cm2） | 接触电阻（mΩ/cm2） | |
| 实施例1 | Ni45Ti55 | BCC | -0.097 | 1.816 | 22.6 |
| 实施例2 | Ni50Ti50 | BCC | 0.085 | 1.382 | 17.9 |
| 实施例3 | Ni51Ti49 | BCC | 0.116 | 1.221 | 14.5 |
| 实施例4 | Ni52Ti48 | BCC | 0.068 | 1.245 | 16.8 |
| 实施例5 | Ni55Ti45 | BCC | -0.032 | 1.852 | 23.3 |
| 实施例6 | Ni47Ti44Nb9 | BCC | 0.171 | 0.752 | 11.5 |
| 实施例7 | Ni45Ti42Mo13 | BCC | 0.121 | 1.281 | 13.6 |
| 实施例8 | Ni43Ti38Cr19 | BCC | 0.155 | 1.076 | 12.4 |
| 实施例9 | Ni49Ti45Nb4.8Mo1.2 | BCC | 0.105 | 1.148 | 11.8 |
| 对比例1 | Ti | FCC | -0.429 | 4.257 | 85.5 |
| 对比例2 | Ti-6Al-4V（TC4） | HCP | -0.302 | 3.171 | 68.5 |
| 对比例3 | 不锈钢 | BCC | -0.355 | 4.215 | 75.6 |
| 对比例4 | Ni40Ti60 | BCC | -0.151 | 2.545 | 36.5 |
| 对比例5 | Ni65Ti35 | BCC | -0.278 | 2.876 | 30.6 |
| 对比例6 | Ni22Ti78 | BCC | -0.192 | 2.315 | 45.5 |
综上所述，本发明所采用的Ni-Ti基合金在含F-离子的硫酸溶液（70℃）的燃料电池标准测试环境下，具有较高的腐蚀电位，且腐蚀电流密度较小，特别是接触电阻显著低于纯钛、钛合金Ti-6Al-4V合金和不锈钢金属双极板的接触电阻。尤其是Ni47Ti44Nb9合金的腐蚀电流密度为0.752μA/cm2，接触电阻为11.5 mΩ/cm2，已基本满足质子交换膜燃料电池的工作要求（腐蚀电流密度＜1μA/cm2，接触电阻＜10 mΩ/cm2），说明本发明所述的Ni-Ti基合金相较于传统的不锈钢双极板、Ti合金双极板、Ni合金双极板和铝合金双极板等金属双极板材料，具备更优异的耐腐蚀性和导电性，综合性能更好，是用作质子交换膜燃料电池金属双极板的潜力材料。
本发明实施例所采用真空吸铸法制备Ni-Ti基合金为本方案最优选，并不表示对本方案的具体限制，根据实际情况，还可以选择现有技术中其他不同于本实施例中的制备方法，如熔铸熔炼、3D打印、真空甩带法等。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种用于质子交换膜燃料电池的金属双极板，其特征在于，所述金属双极板为体心立方晶体结构的Ni-Ti基合金，且所述Ni-Ti基合金的成分包括Ni、Ti元素和M，所述M为选自Nb、Cr、Mo元素中的一种或几种；
所述Ni-Ti基合金选自以下一种：
NixTiyMz，其中43≤x≤47，38≤y≤44，9≤z≤19，且x + y + z = 100；
其中，x、y、z为原子百分数。
2.如权利要求1所述的用于质子交换膜燃料电池的金属双极板，其特征在于，所述Ni-Ti基合金的成分为Ni47Ti44Nb9。
3.一种如权利要求1至2任一所述的用于质子交换膜燃料电池的金属双极板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、Ni-Ti基合金配料：按照元素配比精准称量，配置好原材料；
S2、Ni-Ti基合金铸锭制备：按照Ni-Ti基合金的成分配比采用熔铸设备熔炼并制备出Ni-Ti基合金铸锭；
S3、金属板成型：将步骤S2制备出的Ni-Ti基合金铸锭在熔融状态下利用真空吸铸法吸入水冷铜模内，形成长方形片体；
S4、使用砂纸对步骤S3制备出的长方形片体进行研磨抛光处理，并在无水乙醇中进行超声以去除表面的杂质，得到Ni-Ti基合金燃料电池双极板。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述熔铸设备为真空非自耗电极电弧熔炼炉，熔炼时反复重熔5-7次。
5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述长方形片体的尺寸为10×20×1mm。
6.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述砂纸依次为400#、800#、1200#、2000#砂纸。
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