CN117535712A - 一种双极板及其制备方法、电解小室和电解槽 - Google Patents
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Abstract
本申请属于电解水制氢技术领域，尤其涉及一种双极板及其制备方法、电解小室和电解槽；本申请提供的双极板，采用不锈钢为基材，在基材表面依次形成铁合金基底层、含有铁合金元素和贵金属元素的过渡层以及贵金属表面层，组成了一个具有三层涂层结构的双极板。该双极板基材与涂层、涂层与涂层之间成分近似，涂层致密度高，耐腐蚀性强，与基材结合良好，改善了双极板使用过程中涂层脱落的现象。
Description
技术领域
本申请属于电解水制氢技术领域，尤其涉及一种双极板及其制备方法、电解小室和电解槽。
背景技术
PEM电解槽中双极板是电解水制氢的重要部件，作为膜电极和气体扩散层的支撑部件，发挥汇流液体/气体及传导电子的作用，双极板的阴阳极两侧分别汇流阴极侧的氢气和阳极侧的水氧混合体，并将它们输出，因此双极板需要具备较高的机械稳定性、耐腐蚀性和低氢渗透性；阳极产生的电子经由阳极侧双极板进入外部电路，再通过阴极侧双极板进入阴极催化层，因此双极板还需要具备较高的导电性，而且PEM电解槽中阳极电位高，对双极板的耐腐蚀性要求更高；同时，PEM电解槽中双极板占据PEM电解槽中较高的成本，因此，提高双极板的导电性和耐腐蚀性等性能有利于延长PEM电解槽的服役寿命，降本增效，降低制氢成本。
为满足双极板的导电性和耐腐蚀性等性能的要求，目前通常采用铝，镍，钛及不锈钢等金属材料作为双极板的基材，然后在其表面覆盖一层耐腐蚀导电材料涂层，制备得到包括双极板基材和耐腐蚀涂层的双极板；然而目前制备得到的用于PEM电解槽的双极板中基材和导电材料的成分差异较大，涂层与基体之间会存在较大的内应力，容易产生裂纹甚至涂层脱落，双极板的服役寿命下降。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种双极板及其制备方法、电解小室和电解槽，用于解决现有技术中耐腐蚀导电材料涂层容易脱落，造成双极板服役寿命较短的技术问题。
本申请第一方面提供了一种双极板，包括不锈钢双极板基材、依次形成于所述不锈钢基材表面的铁合金基底层、含有铁合金元素和贵金属元素的过渡层以及贵金属表面层。
优选的，所述贵金属表面层选自与过渡层中贵金属元素部分相同组成的贵金属表面层。
优选的，所述铁合金基底层的元素组成包括铁、镍以及钴；
所述含有铁合金元素和贵金属元素的过渡层的元素组成包括铁、镍、钴、钛以及铂；
所述贵金属表面层的元素组成包括钛以及铂。
优选的，所述铁合金基底层、过渡层以及贵金属表面层中元素还包括锰、钼、铬、钨或金。
优选的，所述铁合金基底层的组成包括68～75wt％铁、17～21wt％镍以及8～11wt％钴；
所述含有铁合金元素和贵金属元素的过渡层的组成包括10～18wt％铁、25～40wt％镍、13～20wt％钴、10～25wt％钛以及18～30wt％铂；
所述贵金属表面层的组成包括40～55wt％钛以及45～60wt％铂。
优选的，所述铁合金基底层的厚度为20～30μm；
所述含有铁合金元素和贵金属元素的过渡层的厚度为10～15μm；
所述贵金属表面层的厚度为10～15μm。
本申请第二方面提供了一种双极板的制备方法，包括步骤：
步骤S1、将铁合金粉末覆置于经过预处理的不锈钢基材的表面，采用激光熔覆制备形成具有铁合金基底层的不锈钢双极板；
步骤S2、将含有铁合金元素和贵金属元素的合金粉末覆置于所述步骤S1中得到的铁合金基底层的表面，采用激光熔覆制备形成具有过渡层、铁合金基底层的不锈钢双极板；
步骤S3、将含有贵金属合金粉末覆置于所述步骤S2中形成的过渡层的表面，采用激光熔覆制备形成具有贵金属表面层、过渡层、铁合金基底层的不锈钢双极板。
优选的，所述步骤S1、步骤S2以及步骤S3中，所述激光熔覆的惰性保护气氛为氮气、氩气、氦气中的任意一种；
惰性保护气氛的流速为10～20L/min。
优选的，步骤S1中，所述激光熔覆的激光功率为1500w～1700w，扫描速度2～5mm/s、光斑直径2～5mm；
步骤S2中，所述激光熔覆的激光功率为1700w～1800w，扫描速度2～5mm/s、光斑直径2～5mm；
步骤S3中，所述激光熔覆的激光功率为1800w～2000w，扫描速度2～5mm/s、光斑直径2～5mm。
优选的，步骤S1中，所述铁、镍以及钴的球形度ψ≥85％，松装密度≥4.20g/cm3，振实密度≥5.20g/cm3，粒度分布为20～180μm，D50在50～80μm，D97在130～160μm；
步骤S2中，所述铁、镍、钴、钛以及铂的球形度ψ≥85％，松装密度≥4.20g/cm3，振实密度≥5.20g/cm3，粒度分布为20～180μm，D50在50～80μm，D97在130～160μm；
步骤S3中，所述钛以及铂的球形度ψ≥85％，松装密度≥4.20g/cm3，振实密度≥5.20g/cm3，粒度分布为20～180μm，D50在50～80μm，D97在130～160μm。
本申请第三方面提供了一种电解小室，包括依次层叠设置的阴极板、阴极扩散层组件、膜电极、阳极扩散层组件以及阳极板；
所述阳极板、阴极板为权利要求1-5任一项所述的一种双极板。
本申请第四方面提供了一种电解槽，包括第一方面所述的至少两个电解小室。
综上所述，本申请提供了一种双极板及其制备方法、电解小室和电解槽，本申请提供的双极板，包括不锈钢双极板基材、铁合金基底层、含有铁合金元素和贵金属元素的过渡层以及贵金属表面层；其中，不锈钢双极板基材与铁合金基底层、铁合金基底层与含有铁合金元素和贵金属元素的过渡层以及过渡层与贵金属表面层之间金属元素组分相近，热膨胀系数差异小，内应力低，涂层致密度高，且含有铁合金元素和贵金属元素的过渡层不仅改善了铁合金基底层和过渡层因成分相差过大而引发的涂层开裂的问题，同时还防止贵金属表面层的贵金属被其他涂层稀释；通过采用激光熔覆依次制备各个涂层，可使涂层在激光二次熔覆时，前一次的熔覆涂层会发生重结晶，细化组织，多次熔覆使得涂层表面更加均匀平整，提高了涂层质量和耐蚀性能，得到的双极板涂层组织致密，与不锈钢基材结合良好，延长双极板服役寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，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的附图。
图1为本申请实施例1提供的双极板截面的扫描电镜图。
具体实施方式
本申请提供了一种双极板及其制备方法、电解小室和电解槽，用于解决现有技术中耐腐蚀导电材料涂层容易脱落，造成双极板服役寿命较短的技术问题。
下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
目前用于PEM电解槽的双极板中基材和表面覆盖的涂层存在成分差异较大，例如CN109768295B中公开的一些双极板中，其涂层中掺杂了碳粉、石墨烯、碳纳米管等非金属元素导电粉末，涂层中非金属元素导电粉末与不锈钢基体成分差异较大，从而导致了涂层与基体之间会存在较大的内应力，涂层容易脱落，因此，目前存在基体表面耐腐蚀导电材料涂层容易脱落，造成双极板服役寿命较短的缺陷。
本申请提供了一种双极板，双极板的组成包括不锈钢双极板基材、铁合金基底层、含有铁合金元素和贵金属元素的过渡层以及贵金属表面层；其中，铁合金基底层覆盖在不锈钢双极板基材表面，铁合金基底层与不锈钢双极板基材组成成分相近，能够减小基底层与基材之间的内应力，同时能够避免基底层与基材的膨胀系数不匹配导致涂层出现裂纹或者脱落。
本申请提供的一种双极板，含有铁合金元素和贵金属元素的过渡层作为中间涂层覆盖在铁合金基底层表面，而贵金属表面层作为外层涂层，覆盖在过渡层表面；过渡层中含有的铁合金元素和贵金属元素改善了因贵金属表面层与铁合金基底层中元素组成差异过大而引发涂层开裂或脱落的现象，同时也能够改善贵金属表面层的贵金属含量被稀释的现象。
优选的，不锈钢双极板基材选自316不锈钢材质，其金属元素组成包括铁、镍、铬；铁合金基底层的元素组成包括铁、镍以及钴；含有铁合金元素和贵金属元素的过渡层的元素组成包括铁、镍、钴、钛以及铂；贵金属表面层的元素组成包括钛以及铂；此外，可以根据不锈钢基材中的元素组成，在基底层中增加铬、钨、钼、锰等元素，还可以在过渡层和表面层中添金等耐腐蚀、导电性好的贵金属。
本申请提供的一种双极板，优选的，铁合金基底层的组成包括68～75wt％铁、17～21wt％镍以及8～11wt％钴；含有铁合金元素和贵金属元素的过渡层的组成包括10～18wt％铁、25～40wt％镍、13～20wt％钴、10～25wt％钛以及18～30wt％铂；贵金属表面层的组成包括40～55wt％钛以及45～60wt％铂。
本申请提供的一种双极板，优选的，铁合金基底层的厚度为20～30μm；
含有铁合金元素和贵金属元素的过渡层的厚度为10～15μm；贵金属表面层的厚度为10～15μm。
本申请还提供了一种双极板的制备方法，包括步骤：
步骤S1、将铁合金粉末覆置于经过预处理的不锈钢基材的表面，采用激光熔覆制备形成具有铁合金基底层的不锈钢双极板；
步骤S2、将含有铁合金元素和贵金属元素的合金粉末覆置于所述步骤S1中得到的铁合金基底层的表面，采用激光熔覆制备形成具有过渡层、铁合金基底层的不锈钢双极板；
步骤S3、将含有贵金属合金粉末覆置于所述步骤S2中形成的过渡层的表面，采用激光熔覆制备形成具有贵金属表面层、过渡层、铁合金基底层的不锈钢双极板。
不锈钢基材表面通常附有铁锈或其他杂质，在开始制备涂层之前，需先将基材表面进行预处理，去除表面铁锈等杂质，并保证基材表面平整、光滑。由于本申请中基底涂层、过渡涂层以及表面层均采用激光熔覆制备，二次激光熔覆时前一次的熔覆涂层会发生重结晶，细化组织，较薄的过渡涂层和表面涂层，有利于二次激光熔覆时作用基底层和过渡层的重结晶程度，细化组织，通过多次熔覆使得涂层表面更加均匀平整，相互之间结合紧密，提高了涂层质量和耐蚀性能。
优选的，对于基底层、过渡层以及表面层制备过程中金属粉末粒径和激光熔覆的功率，本申请中，各层金属粉末的外貌为球形或近球形，粒径为球形度ψ≥85％，松装密度≥4.20g/cm3，振实密度≥5.20g/cm3，粒度分布为20～180μm，D50在50～80μm，D97在130～160μm，避免了颗粒过大，不易在短时间内熔化，发生弹射飞溅损失，颗粒过小不利于送粉，同时在相同作用时间内，晶粒也会长大；而激光熔覆的功率在制备包括铁、镍以及钴的基底层时，选择1500w～1700w的功率，在制备包括铁、镍、钴、钛以及铂的过渡层时，由于增加了难熔金属，需将激光熔覆的激光功率增加到1700w～1800w，而制备包括钛以及铂的表面涂层时，需进一步将激光熔覆的激光功率增加到1800w～2000w，通过金属粉末粒径的选择和激光熔覆功率的选择，有利于促使基底涂层、过渡涂层以及表面涂层的金属粉末有效熔化，涂层中结晶晶相以树枝晶为主，多次熔覆后，涂层晶粒细小、致密，缺陷少，涂层成型后质量较好，裂纹数量少，开裂程度低；
同时，除了对激光熔覆的激光功率选择，本申请中还限定了激光熔覆时激光的扫描速度和光斑，通过选择激光的扫描速度为2～5mm/s，避免了基底层、过渡层以及表面层成型时，铁、镍、钴、钛以及铂等金属粉末熔融保温时间过长导致的晶粒异常生长，或保温过短导致的涂层之间界面结合效果降低；通过选择光斑直径为2～5mm，避免了基底层、过渡涂层以及表面层成型时，铁、镍、钴、钛以及铂等金属粉末熔融池温度过高，和周围未熔化材料之间的温度梯度大，熔覆层稀释率高，成型后涂层孔隙和裂纹数量多，或熔融池温度过低，金属粉末没有充分熔化，涂层之间界面结合效果降低。
优先的，本申请中，铁合金基底层的厚度为20～30μm；含有铁合金元素和贵金属元素的过渡层的厚度为10～15μm；贵金属表面层的厚度为10～15μm；通过控制各个涂层的厚度，更有利于控制多次熔覆时各涂层重结晶的程度，提高各涂层之间结合质量，增强耐腐蚀性。
实施例1
本申请实施例1提供了一种双极板的制备方法，制备方法包括对316不锈钢基板预处理步骤、制备基底涂层的步骤、制备过渡涂层的步骤以及制备表面涂层的步骤。
其中，对316不锈钢基板预处理步骤包括：将316不锈钢双极板用粗砂纸打磨除锈、除去氧化皮同时获得一个较为平整、粗糙度较低的基材表面，然后依次用02、03、04号砂纸将基材表面进行打磨，打磨完毕之后，用酒精和丙酮清洗表面附着的铁屑和油污，清洗完毕后，并用酒精均匀涂抹，防止氧化和污染，然后将极板固定，得到待喷涂的双极板基材。
制备基底涂层的步骤包括：将待熔覆的铁合金粉末的预置在预处理后的双极板表面，所述铁合金粉末各组分成分如下：Ni：19wt％、Co：8wt％、Fe：73wt％；其中，激光熔覆用的铁合金粉末中金属颗粒球形度ψ约为90％，松装密度4.50g/cm3，振实密度5.50g/cm3，粒度分布为40～180μm，D50在100μm，D97在170μm；激光器的工艺参数控制为激光功率1600w、扫描速度4mm/s、光斑直径3mm，氮气惰性保护气流速15L/min，在316不锈钢基底表面制备得到涂层厚度约30μm的铁合金基底涂层。
制备过渡涂层的步骤包括：将待熔覆的金属合金粉末预置在铁合金基底涂层表面，金属合金粉末各组分成分如下：Ni：25wt％、Co：20wt％、Fe：15wt％、Ti：10wt％、Pt：30wt％。上述金属合金粉末的球形度ψ92％，松装密度5.0g/cm3，振实密度6.2g/cm3，粒度分布为30～160μm，D50在80μm，D97在130μm；激光器的工艺参数调整为激光功率1750w、扫描速度4mm/s、光斑直径3mm，惰性保护气流速15L/min；得到涂层厚度约为15μm的过渡层。
制备表面涂层的步骤包括：将待熔覆的贵金属合金粉末预置在过渡层表面，所述贵金属合金粉末各组分成分如下：Pt：45wt％、Ti：55wt％。贵金属粉末的球形度ψ90％，松装密度6.0g/cm3，振实密度7.0g/cm3，粒度分布为20～100μm，D50在50μm，D97在130μm；激光器的工艺参数调整为激光功率1900w、扫描速度3mm/s、光斑直径3mm，惰性保护气流速15L/min；得到涂层厚度约为15μm的贵金属表面层。
实施例2
本申请实施例2提供了一种双极板的制备方法，制备方法包括对316不锈钢基板预处理步骤、制备基底涂层的步骤、制备过渡涂层的步骤以及制备表面涂层的步骤。
其中，对316不锈钢基板预处理步骤包括：将316不锈钢双极板用粗砂纸打磨除锈、除去氧化皮同时获得一个较为平整、粗糙度较低的基材表面，然后依次用02、03、04号砂纸将基材表面进行打磨，打磨完毕之后，用酒精和丙酮清洗表面附着的铁屑和油污，清洗完毕后，并用酒精均匀涂抹，防止氧化和污染，然后将极板固定，得到待喷涂的双极板基材。
制备基底层的步骤包括：将待熔覆的铁合金粉末的预置在预处理后的双极板表面，铁合金粉末各组分成分如下：Ni：21wt％、Co：11wt％、Fe：68wt％；其中，激光熔覆用的铁合金粉末中金属颗粒球形度ψ约为90％，松装密度4.20g/cm3，振实密度5.30g/cm3，粒度分布为40～180μm，D50在90μm，D97在160μm；激光器的工艺参数控制为激光功率1600w、扫描速度5mm/s、光斑直径3mm，氮气惰性保护气流速15L/min，在316不锈钢基底表面制备得到涂层厚度约20μm的铁合金基底层。
制备过渡层的步骤包括：将待熔覆的金属合金粉末预置在铁合金基底层表面，金属合金粉末各组分成分如下：Ni：29wt％、Co：13wt％、Fe：18wt％、Ti：20wt％、Pt：20wt％。金属合金粉末的球形度ψ90％，松装密度4.6g/cm3，振实密度5.9g/cm3，粒度分布为20～120μm，D50在60μm，D97在150μm；而激光器的工艺参数为激光功率1750w、扫描速度4mm/s、光斑直径3mm，惰性保护气流速15L/min；得到涂层厚度约为10μm的过渡涂层。
制备表面层的步骤包括：将待熔覆的贵金属合金粉末预置在过渡层表面，贵金属合金粉末各组分成分如下：Pt：50wt％、Ti：50wt％。贵金属粉末的球形度ψ90％，松装密度6.3g/cm3，振实密度7.0g/cm3，粒度分布为20～100μm，D50在50μm，D97在135μm；而激光器的工艺参数为激光功率1900w、扫描速度3mm/s、光斑直径3mm，惰性保护气流速15L/min；得到涂层厚度约为10μm的贵金属表面层。
实施例3
本申请实施例3提供了一种双极板的制备方法，制备方法包括对316不锈钢基板预处理步骤、制备基底层的步骤、制备过渡层的步骤以及制备表面层的步骤。
其中，对316不锈钢基板预处理步骤包括：将316不锈钢双极板用粗砂纸打磨除锈、除去氧化皮同时获得一个较为平整、粗糙度较低的基材表面，然后依次用02、03、04号砂纸将基材表面进行打磨，打磨完毕之后，用酒精和丙酮清洗表面附着的铁屑和油污，清洗完毕后，并用酒精均匀涂抹，防止氧化和污染，然后将极板固定，得到待喷涂的双极板基材。
制备基底层的步骤包括：将待熔覆的铁合金粉末的预置在预处理后的双极板表面，铁合金粉末各组分成分如下：Ni：17wt％、Co：8wt％、Fe：75wt％；其中，激光熔覆用的铁合金粉末中金属颗粒球形度ψ约为90％，松装密度4.50g/cm3，振实密度5.50g/cm3，粒度分布为40～180μm，D50在120μm，D97在160μm；激光器的工艺参数调整为激光功率1600w、扫描速度4mm/s、光斑直径3mm，氮气惰性保护气流速15L/min，在316不锈钢基底表面制备得到涂层厚度约25μm的铁合金基底层。
制备过渡层的步骤包括：将待熔覆的金属合金粉末预置在铁合金基底层表面，金属合金粉末各组分成分如下：Ni：40wt％、Co：15wt％、Fe：10wt％、Ti：17wt％、Pt：18wt％。金属合金粉末的球形度ψ89％，松装密度5.0g/cm3，振实密度6.2g/cm3，粒度分布为20～120μm，D50在60μm，D97在150μm；激光器的工艺参数调整为激光功率1750w、扫描速度4mm/s、光斑直径3mm，惰性保护气流速15L/min；得到涂层厚度约为12μm的过渡层。
制备表面层的步骤包括：将待熔覆的贵金属合金粉末预置在过渡层表面，贵金属合金粉末各组分成分如下：Pt：60wt％、Ti：40wt％。贵金属粉末的球形度ψ95％，松装密度6.0g/cm3，振实密度7.0g/cm3，粒度分布为20～160μm，D50在50μm，D97在130μm；激光器的工艺参数控制为激光功率1900w、扫描速度3mm/s、光斑直径3mm，惰性保护气流速15L/min；得到涂层厚度约为12μm的贵金属表面层。
实施例4
本申请实施例4提供了一种PEM电解槽，用于说明双极板的应用场景。
PEM电解槽的组成包括若干个电解小室，以及上下两端板。其中，电解小室的数量可以为2个、3个、4个或更多。
对于电解小室的组成，包括依次层叠设置的阴极板、阴极扩散层组件、膜电极、阳极扩散层组件以及阳极板；其中，阴极板和阳极板选自本申请实施例1-3提供的双极板，阴极扩散层组件、膜电极、阳极扩散层组件为常规部件。
本实施例4提供的PEM电解槽中的电解小室由于采用了本申请实施例1-3提供的双极板，双极板表面的涂层结合力和耐腐蚀性强，从而使得本实施例4提供的PEM电解槽服役寿命长，从而降低制氢成本。
对比例1
本申请对比例1提供了一种双极板的制备方法，制备方法包括对316不锈钢基板预处理步骤、制备表面涂层的步骤。
其中，对316不锈钢基板预处理步骤包括：将316不锈钢双极板用粗砂纸打磨除锈、除去氧化皮同时获得一个较为平整、粗糙度较低的基材表面，然后依次用02、03、04号砂纸将基材表面进行打磨，打磨完毕之后，用酒精和丙酮清洗表面附着的铁屑和油污，清洗完毕后，并用酒精均匀涂抹，防止氧化和污染，然后将极板固定，得到待喷涂的双极板基材。
制备表面层的步骤：将待熔覆的Pt粉末预置在双极板基材表面。Pt粉末的颗粒球形度ψ90％，松装密度6.20g/cm3，振实密度7.20g/cm3，粒度分布为20～100μm，D50在50μm，D97在130μm。
调整激光器的工艺参数，设定：激光功率1900w、扫描速度3mm/s、光斑直径3mm，惰性保护气流速15L/min；得到涂层厚度为15μm的贵金属表面层。
实验例1
本申请实验例对实施例1-3和对比例1提供的双极板进行微观表征和性能测试。
其中，对实施例1制备得到的双极板的扫描电镜图如图1所示，从图1可以看出，本申请提供的双极板各涂层界面之间结合紧密，涂层不易脱落，这是由于本申请实施例1提供的双极板的制备过程中，通过各相邻涂层之间金属组分相近相似，减小了涂层之间的应力，涂层之间结合好，同时还通过采用激光熔覆制备具有三层涂层的双极板。
对实施例1-3和对比例1提供的双极板性能测试为服役寿命测试。
测试过程为，以双极板作为工作电极，有效面积1cm2，铂片电极作对电极，饱和甘汞电极为参比电极，0.5M硫酸为电解液，采用恒流电解模式，设定电流为0.25A，待电解电压达到5V，认定电极失效，得到的测试结果如表1所示，表1中寿命通过加速实验的时间T1，推算出电极的寿命，寿命计算公式为：(I2/I1)2×T1，I2为加速测试电流，I1为实际应用电流，T1加速测试寿命。
表1
从表1可以看出，本申请实施例1-3和对比例1提供的双极板电阻基本一致，说明实施例1-3制备得到的双极板，导电性良好，能有效传递电子；同时，本申请实施例1-3提供的双极板服役寿命在12万小时左右，而对比例1提供的双极板服役寿命较短，为不到11万小时，这说明本申请实施例1-3提供的双极板通过激光熔覆依次制备三层涂层，使各涂层之间结合力增强，耐腐蚀性能提高，延长了双极板服役寿命。
以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种双极板，其特征在于，包括不锈钢基材、依次形成于所述不锈钢基材表面的铁合金基底层、含有铁合金元素和贵金属元素的过渡层以及贵金属表面层。
2.根据权利要求1所述的一种双极板，其特征在于，所述铁合金基底层的元素组成包括铁、镍以及钴；
所述含有铁合金元素和贵金属元素的过渡层的元素组成包括铁、镍、钴、钛以及铂；
所述贵金属表面层的元素组成包括钛以及铂。
3.根据权利要求1所述的一种双极板，其特征在于，所述铁合金基底层的组成包括68～75wt％铁、17～21wt％镍以及8～11wt％钴；
所述含有铁合金元素和贵金属元素的过渡层的组成包括10～18wt％铁、25～40wt％镍、13～20wt％钴、10～25wt％钛以及18～30wt％铂；
所述贵金属表面层的组成包括40～55wt％钛以及45～60wt％铂。
4.根据权利要求1所述的一种双极板，其特征在于，
所述铁合金基底层的厚度为20～30μm；
所述含有铁合金元素和贵金属元素的过渡层的厚度为10～15μm；
所述贵金属表面层的厚度为10～15μm。
5.根据权利要求1所述的一种双极板，其特征在于，所述铁合金基底层、过渡层以及贵金属表面层中的元素还包括锰、钼、铬、钨或金。
6.权利要求1-5任一项所述的一种双极板的制备方法，其特征在于，包括步骤：
步骤S1、将铁合金粉末覆置于经过预处理的不锈钢基材的表面，采用激光熔覆制备形成具有铁合金基底层的不锈钢双极板；
步骤S2、将含有铁合金元素和贵金属元素的合金粉末覆置于所述步骤S1中得到的铁合金基底层的表面，采用激光熔覆制备形成具有过渡层、铁合金基底层的不锈钢双极板；
步骤S3、将含有贵金属合金粉末覆置于所述步骤S2中形成的过渡层的表面，采用激光熔覆制备形成具有贵金属表面层、过渡层、铁合金基底层的不锈钢双极板。
7.根据权利要求6所述的一种双极板的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述激光熔覆的激光功率为1500w～1700w，扫描速度2～5mm/s、光斑直径2～5mm；
步骤S2中，所述激光熔覆的激光功率为1700w～1800w，扫描速度2～5mm/s、光斑直径2～5mm；
步骤S3中，所述激光熔覆的激光功率为1800w～2000w，扫描速度2～5mm/s、光斑直径2～5mm。
8.根据权利要求6所述的一种双极板的制备方法，其特征在于，所述合金粉末的球形度ψ≥85％，粒度分布为20～180μm。
9.一种电解小室，其特征在于，包括依次层叠设置的阴极板、阴极扩散层组件、膜电极、阳极扩散层组件以及阳极板；
所述阳极板、阴极板为权利要求1-5任一项所述的一种双极板。
10.一种电解槽，其特征在于，包括权利要求9所述的至少两个电解小室。
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