CN202373658U - 一种燃料电池用极板 - Google Patents

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Abstract

一种燃料电池用极板，其特征在于：所述燃料电池用极板由基体(1)和包裹着基体(1)的外涂层(2)构成；所述外涂层（2）具体为层厚15－20μm的聚吡咯与聚苯胺复合涂层。本实用新型结构简单，成本低，抗腐蚀性能优异。

Description

一种燃料电池用极板
技术领域
  本实用新型涉及燃料电池相关技术领域，特别提供了一种燃料电池用极板。 
背景技术
燃料电池是一种通过电化学反应将燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的高效发电装置，其日益受到各国的重视。以质子交换膜燃料电池(PEMFC)为例，它是以固体高分子质子交换膜为电解质，以氢气或重整气为燃料，以氧气或空气为氧化剂的新一代燃料电池。PEMFC单体电池主要包括双极板、铂催化剂、质子交换膜等组成。 
人们迫切希望获得技术效果较好的燃料电池用极板的相关技术方案。 
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种燃料电池用极板。 
本实用新型提供了一种燃料电池用极板，其特征在于：所述燃料电池用极板由基体1和包裹着基体1的外涂层2构成；所述外涂层2具体为层厚15－20μm的聚吡咯与聚苯胺复合涂层。 
所述燃料电池用极板，进一步优选要求如下： 
复合涂层厚度17±0.8μm；所述外涂层(2)具体满足下述要求：其底层为聚吡咯涂层，顶层为聚苯胺涂层；顺序布置；聚吡咯涂层与聚苯胺涂层的厚度比为1：（1.20-1.25）。更进一步优选要求为：底层聚吡咯涂层与顶层的聚苯胺涂层厚度比在1：1.23。
本实用新型所述极板优选使用不锈钢材质，相关建议如下：所述外涂层2建议采用电化学的方法合成，底层的聚吡咯层合成在0.2~0.4mol/dm3吡咯+0.05~0.2mol/dm3十二烷基硫酸钠的水溶液中进行，其中0.4mol/dm3吡咯+0.15mol/dm3十二烷基硫酸钠得到的涂层性能最优，涂层厚度通过对合成时间和合成电流密度的控制来调节；顶层的聚苯胺涂层的合成在0.2~0.8mol/dm3苯胺+0.2~0.8mol/dm3硫酸的水溶液中进行，其中在0.5mol/dm3苯胺+1mol/dm3硫酸中合成得到的聚苯胺涂层性能最好，涂层厚度通过对合成的循环次数来调节；顶层和底层均使用冰水浴的方法使合成温度保持在0~5℃左右，在暗箱内进行合成以避免光照。 
制备燃料电池用极板时，底层的电位扫描区间为-0.2~1V，扫描速率为30mV/s，合成电流恒定在0.5~6mA/cm-2，其中当合成电流为3~4mA/cm-2，涂层性能最优，涂层厚度5~10μm；顶层聚苯胺涂层的合成循环次数为3~6个，外涂层2总厚度要求在17±0.8μm.范围内。 
不锈钢优选使用316、310型不锈钢。 
以316不锈钢为例，在25℃下0.3 mol/dm3 HCl水溶液中，基体不锈钢自腐蚀电位约-360mV（相对饱和甘汞电极，下同），点蚀电位约-80mV，涂层能够使其自腐蚀电位提高到100mV以上，同时能抑制基体金属在自腐蚀电位处的活性溶解，且未发现基体不锈钢发生点蚀；在高于质子交换膜燃料电池阴极工作电位的600 mV下极化5小时没有引起涂层的破坏和金属的腐蚀。在上述介质中，涂层经长期浸泡后仍能保持良好的耐蚀性能和较高的电导率。 
在模拟质子交换膜燃料电池阴极环境（80℃，0.1M H2SO4水溶液，通入空气）中，基体不锈钢的自腐蚀电位约-300mV，涂层可使自腐蚀电位提高到110mV以上。在高于质子交换膜燃料电池阴极工作电位的600mV下极化5小时没有引起涂层的破坏和金属的腐蚀。在上述介质中，涂层经长期浸泡后仍能保持良好的耐蚀性能和较高的电导率。 
在模拟质子交换膜燃料电池阳极环境（80℃，0.1M H2SO4水溶液，通入氢气）中，基体不锈钢的自腐蚀电位约-320mV，涂层可使自腐蚀电位提高到60mV以上。在高于质子交换膜燃料电池阳极工作电位的-240mV下极化5小时没有引起涂层的破坏和金属的腐蚀。在上述介质中，涂层经长期浸泡后仍能保持良好的耐蚀性能。 
本实用新型结构简单，成本低，抗腐蚀性能优异。 
附图说明
图1为本实用新型结构图。
具体实施方式
实施例1 
一种燃料电池用极板，其由基体1和包裹着基体1的外涂层2构成；所述外涂层2具体为层厚15－20μm的聚吡咯与聚苯胺复合涂层。
所述燃料电池用极板中，复合涂层厚度17±0.8μm；所述外涂层(2)具体满足下述要求：其底层为聚吡咯涂层，顶层为聚苯胺涂层；顺序布置；聚吡咯涂层与聚苯胺涂层的厚度比为1：（1.20-1.25）。更进一步优选要求为：底层聚吡咯涂层与顶层的聚苯胺涂层厚度比在1：1.23。 
本实施例所述极板使用不锈钢材质，相关要求如下：所述外涂层2建议采用电化学的方法合成，底层的聚吡咯层合成在0.2~0.4mol/dm3吡咯+0.05~0.2mol/dm3十二烷基硫酸钠的水溶液中进行，其中0.4mol/dm3吡咯+0.15mol/dm3十二烷基硫酸钠得到的涂层性能最优，涂层厚度通过对合成时间和合成电流密度的控制来调节；顶层的聚苯胺涂层的合成在0.2~0.8mol/dm3苯胺+0.2~0.8mol/dm3硫酸的水溶液中进行，其中在0.5mol/dm3苯胺+1mol/dm3硫酸中合成得到的聚苯胺涂层性能最好，涂层厚度通过对合成的循环次数来调节；顶层和底层均使用冰水浴的方法使合成温度保持在0~5℃左右，在暗箱内进行合成以避免光照。 
制备燃料电池用极板时，底层的电位扫描区间为-0.2~1V，扫描速率为30mV/s，合成电流恒定在0.5~6mA/cm-2，其中当合成电流为3~4mA/cm-2，涂层性能最优，涂层厚度5~10μm；顶层聚苯胺涂层的合成循环次数为3~6个，外涂层2总厚度要求在17±0.8μm.范围内。 
不锈钢具体使用316型不锈钢，在25℃下0.3 mol/dm3 HCl水溶液中，基体不锈钢自腐蚀电位约-360mV（相对饱和甘汞电极，下同），点蚀电位约-80mV，涂层能够使其自腐蚀电位提高到100mV以上，同时能抑制基体金属在自腐蚀电位处的活性溶解，且未发现基体不锈钢发生点蚀；在高于质子交换膜燃料电池阴极工作电位的600 mV下极化5小时没有引起涂层的破坏和金属的腐蚀。在上述介质中，涂层经长期浸泡后仍能保持良好的耐蚀性能和较高的电导率。 
在模拟质子交换膜燃料电池阴极环境（80℃，0.1M H2SO4水溶液，通入空气）中，基体不锈钢的自腐蚀电位约-300mV，涂层可使自腐蚀电位提高到110mV以上。在高于质子交换膜燃料电池阴极工作电位的600mV下极化5小时没有引起涂层的破坏和金属的腐蚀。在上述介质中，涂层经长期浸泡后仍能保持良好的耐蚀性能和较高的电导率。 
在模拟质子交换膜燃料电池阳极环境（80℃，0.1M H2SO4水溶液，通入氢气）中，基体不锈钢的自腐蚀电位约-320mV，涂层可使自腐蚀电位提高到60mV以上。在高于质子交换膜燃料电池阳极工作电位的-240mV下极化5小时没有引起涂层的破坏和金属的腐蚀。在上述介质中，涂层经长期浸泡后仍能保持良好的耐蚀性能。 
本实施例结构简单，成本低，抗腐蚀性能优异。 

Claims (3)

1.一种燃料电池用极板，其特征在于：所述燃料电池用极板由基体(1)和包裹着基体(1)的外涂层(2)构成；所述外涂层（2）具体为层厚15－20μm的聚吡咯与聚苯胺复合涂层。
2.按照权利要求1所述燃料电池用极板，其特征在于：复合涂层厚度17±0.8μm；所述外涂层(2)具体满足下述要求：其底层为聚吡咯涂层，顶层为聚苯胺涂层；顺序布置；聚吡咯涂层与聚苯胺涂层的厚度比为1：（1.20-1.25）。
3.按照权利要求1或2所述燃料电池用极板，其特征在于：底层聚吡咯涂层与顶层的聚苯胺涂层厚度比在1：1.23。
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CN106935881A (zh) * 2017-03-21 2017-07-07 海安南京大学高新技术研究院 电极、质子交换膜燃料电池及涂层制备方法

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