【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及燃料電池，具體而言，涉及一種燃料電池雙極板的制造方法和燃料電池。
技術介紹
1、質子交換膜燃料電池(proton?exchange?membrane?fuel?cell，pemfc)是一種通過無燃燒電化學反應發電的電化學裝置。pemfc作為一種新型的、無污染的清潔能源，具有低溫、低壓、啟停時間短、低噪聲和高效率等優點，不僅可以滿足新能源電動汽車的高功率需求，而且適用于低功率的便攜式電子設備。因此，pemfc在節能領域有著廣闊的發展前景。
2、雙極板是pemfc燃料電池堆最關鍵核心的零部件之一，其體積、質量和成本對電堆的總成本起著決定作用。雙極板起著支撐電池、分隔電池中的氣體、導電導熱和支撐電池組結構的作用，此外，由于pemfc的酸性環境，雙極板容易發生腐蝕，因此，為了維持pemfc的高效運行，通常選擇具有良好的導電性、耐蝕性、疏水性和一定機械強度的材料作為雙極板的原材料。
3、雙極板根據材料種類的不同可粗略分為石墨雙極板、金屬雙極板和復合材料雙極板三個大類。金屬雙極板憑借自身易加工，機械強度高的優勢，最具有實現產業化生產的潛力。直接作為金屬雙極板材料的有au，pt，ti及不銹鋼等，其中，au和pt作為雙極板，組裝成了性能優良的電池，但是成本太高，無法實現大規模應用。其他金屬材料雖具有較優異的機械性能，但其化學性質較活潑，耐蝕性普遍較差，無法滿足電池在酸性條件下的長期運行。
4、當前一些金屬雙極板在使用過程中主要面臨以下兩個問題，一是在酸性溶液中，一些金屬材料耐腐蝕性能差，很容易發
技術實現思路
1、本專利技術的第一個目的在于提供一種燃料電池雙極板的制造方法，以解決現有金屬雙極板耐腐蝕性差的技術問題。
2、本專利技術提供的燃料電池雙極板的制造方法，包括：
3、在金屬雙極板的表面沉積過渡層；
4、在所述過渡層的表面沉積多層的表面沉積多層的金屬摻雜非晶碳膜；
5、在所述金屬摻雜非晶碳膜的表面沉積純非晶碳膜。
6、進一步地，在所述過渡層沉積之前，還對所述金屬雙極板進行等離子刻蝕清洗。
7、進一步地，在所述等離子刻蝕清洗之前，還對所述金屬雙極板進行超聲波清洗和烘干，然后將所述金屬雙極板放入離子鍍膜機，并對所述金屬雙極板、所述離子鍍膜機的真空腔室和轉架烘烤除氣。
8、進一步地，所述金屬摻雜非晶碳膜的沉積層數為四層。
9、進一步地，所述沉積多層的金屬摻雜非晶碳膜時，使用磁控濺射裝置沉積金屬薄膜，所述磁控濺射裝置中的金屬靶為磁控濺射金屬靶，沉積各層時金屬靶的通電電流逐漸降低。
10、進一步地，在沉積多層的金屬摻雜非晶碳膜時，使用多弧鍍膜裝置沉積非晶碳膜，各層金屬摻雜非晶碳膜的沉積過程中，真空腔室的壓力為0.5pa～1.5pa，氬氣流量為450sccm～800sccm，偏壓為80v～130v，所述多弧鍍膜裝置的電流為50a～75a，選用多弧靶為石墨靶，所述金屬靶為ti或cr材質；和/或，
11、所述金屬摻雜非晶碳膜的沉積層數為四層，沉積第一層所述金屬摻雜非晶碳膜時的金屬靶電流為11a～15a，沉積第二層所述金屬摻雜非晶碳膜時的金屬靶電流為7a～9a，沉積第三層所述金屬摻雜非晶碳膜時的金屬靶電流為3a～5a，沉積第四層所述金屬摻雜非晶碳膜時的金屬靶電流為1a～2a。
12、進一步地，沉積所述純非晶碳膜時使用多弧鍍膜裝置，真空腔室的壓力為0.4pa～0.8pa，氬氣流量為200sccm～500sccm，偏壓為50v～300v，選用多弧靶為石墨靶，所述石墨靶的電流為50a～75a。
13、進一步地，沉積所述過渡層時，使用多弧鍍膜裝置，真空室的壓力為0.5pa～1.5pa，氬氣流量為450sccm～800sccm，偏壓為120v～180v，弧源電流為70a～90a，過渡層的材質為nb。
14、進一步地，將所述金屬雙極板放入離子鍍膜機，并對所述金屬雙極板、所述離子鍍膜機的真空腔室和轉架烘烤除氣，將所述金屬雙極板放入離子鍍膜機之后，打開機械泵和分子泵組抽真空，開啟加熱，加熱溫度為150℃～200℃，烘烤時間為1h～2h；和/或，
15、對所述金屬雙極板進行等離子刻蝕清洗時，離子源的功率為2kw～3kw，氬氣流量為300sccm～500sccm，偏壓為500v～600v，時間為0.5h～1h。
16、本專利技術燃料電池雙極板的制造方法帶來的有益效果是：
17、通過金屬元素摻雜與非晶碳膜交替沉積可以緩解非晶碳膜與基體的熱物理不匹配性，從而可以顯著提高碳膜與基體的結合力，而且可以避免多弧離子鍍非晶碳膜所導致的大顆粒所產生的腐蝕性較差的缺陷，使得非晶碳膜同時具有良好的導電性和耐腐蝕性，達到金屬雙極板高導電耐腐蝕的要求，從而滿足燃料電池的金屬雙極板長時間在酸性環境下的運行要求。
18、本專利技術的第二個目的在于提供一種燃料電池，以解決現有金屬雙極板耐腐蝕性差的技術問題。
19、本專利技術提供的燃料電池，包括上述燃料電池雙極板的制造方法所制造的雙極板。
20、本專利技術燃料電池帶來的有益效果是：
21、通過在燃料電池中設置上述燃料電池雙極板的制造方法所制造的雙極板，相應地，該燃料電池具有上述燃料電池雙極板的制造方法所制造的雙極板的所有優勢，在此不再一一贅述。
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1.一種燃料電池雙極板的制造方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的燃料電池雙極板的制造方法，其特征在于，在所述過渡層沉積之前，還對所述金屬雙極板進行等離子刻蝕清洗。
3.根據權利要求2所述的燃料電池雙極板的制造方法，其特征在于，在所述等離子刻蝕清洗之前，還對所述金屬雙極板進行超聲波清洗和烘干，然后將所述金屬雙極板放入離子鍍膜機，并對所述金屬雙極板、所述離子鍍膜機的真空腔室和轉架烘烤除氣。
4.根據權利要求1-3任一項所述的燃料電池雙極板的制造方法，其特征在于，所述金屬摻雜非晶碳膜的沉積層數為四層。
5.根據權利要求1-3任一項所述的燃料電池雙極板的制造方法，其特征在于，所述沉積多層的金屬摻雜非晶碳膜時，使用磁控濺射裝置沉積金屬薄膜，所述磁控濺射裝置中的金屬靶為磁控濺射金屬靶，沉積各層時金屬靶的通電電流逐漸降低。
6.根據權利要求5所述的燃料電池雙極板的制造方法，其特征在于，在沉積多層的金屬摻雜非晶碳膜時，使用多弧鍍膜裝置沉積非晶碳膜，各層金屬摻雜非晶碳膜的沉積過程中，真空腔室的壓力為0.5Pa～1.5Pa，氬
7.根據權利要求1所述的燃料電池雙極板的制造方法，其特征在于，沉積所述純非晶碳膜時使用多弧鍍膜裝置，真空腔室的壓力為0.4Pa～0.8Pa，氬氣流量為200sccm～500sccm，偏壓為50V～300V，選用多弧靶為石墨靶，所述石墨靶的電流為50A～75A。
8.根據權利要求1所述的燃料電池雙極板的制造方法，其特征在于，沉積所述過渡層時，使用多弧鍍膜裝置，真空室的壓力為0.5Pa～1.5Pa，氬氣流量為450sccm～800sccm，偏壓為120V～180V，弧源電流為70A～90A，過渡層的材質為Nb。
9.根據權利要求3所述的燃料電池雙極板的制造方法，其特征在于，將所述金屬雙極板放入離子鍍膜機，并對所述金屬雙極板、所述離子鍍膜機的真空腔室和轉架烘烤除氣，將所述金屬雙極板放入離子鍍膜機之后，打開機械泵和分子泵組抽真空，開啟加熱，加熱溫度為150℃～200℃，烘烤時間為1h～2h；和/或，
10.一種燃料電池，其特征在于，包括權利要求1-9任一項所述的燃料電池雙極板的制造方法所制造的雙極板。
...【技術特征摘要】
1.一種燃料電池雙極板的制造方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的燃料電池雙極板的制造方法，其特征在于，在所述過渡層沉積之前，還對所述金屬雙極板進行等離子刻蝕清洗。
3.根據權利要求2所述的燃料電池雙極板的制造方法，其特征在于，在所述等離子刻蝕清洗之前，還對所述金屬雙極板進行超聲波清洗和烘干，然后將所述金屬雙極板放入離子鍍膜機，并對所述金屬雙極板、所述離子鍍膜機的真空腔室和轉架烘烤除氣。
4.根據權利要求1-3任一項所述的燃料電池雙極板的制造方法，其特征在于，所述金屬摻雜非晶碳膜的沉積層數為四層。
5.根據權利要求1-3任一項所述的燃料電池雙極板的制造方法，其特征在于，所述沉積多層的金屬摻雜非晶碳膜時，使用磁控濺射裝置沉積金屬薄膜，所述磁控濺射裝置中的金屬靶為磁控濺射金屬靶，沉積各層時金屬靶的通電電流逐漸降低。
6.根據權利要求5所述的燃料電池雙極板的制造方法，其特征在于，在沉積多層的金屬摻雜非晶碳膜時，使用多弧鍍膜裝置沉積非晶碳膜，各層金屬摻雜非晶碳膜的沉積過程中，真空腔室的壓力為0.5pa～1.5pa，氬氣流量為450sccm～800sccm，偏壓為80v～130v...
【專利技術屬性】
技術研發人員：何箐，于朋，王世興，袁濤，
申請(專利權)人：北京金輪坤天特種機械有限公司，
類型：發明
國別省市：
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