[发明专利]PEM燃料电池双极板用金属氧化物基亲水涂层

权利要求书

1.一种燃料电池，包含由导电板材料制成的流场板，所述流场板包 括多个由槽脊分开的流动通道，其中所述流动通道对应于反应气体，所述 流场板进一步包括使流场板亲水的外金属氧化物层，所述外金属氧化物层 是限定所述金属氧化物海岛的间断的层，在所述金属氧化物的海岛之间具 有暴露的板材料区域。

2.根据权利要求1所述的燃料电池，其中，所述板材料包括不锈钢、 钛、铝、它们的合金和聚合物-碳复合基材料中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的燃料电池，其中，所述金属氧化物包含 HfO₂、ZrO₂、Al₂O₃、SnO₂、Ta₂O₅、Nb₂O₅、MoO₂、IrO₂、RuO₂和它们的 混合物中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的燃料电池，其中，所述外金属氧化物层是 厚度为5-50nm的薄膜。

5.根据权利要求1所述的燃料电池，其中，所述海岛具有的厚度范 围为50-100nm。

6.根据权利要求1所述的燃料电池，其中，所述外金属氧化物层已 经被从所述槽脊上除去以露出槽脊处的板材料，从而仅所述流动通道包含 所述外金属氧化物层。

7.根据权利要求1所述的燃料电池，其中，所述外金属氧化物层是 含有该金属氧化物颗粒的嵌入层。

8.根据权利要求7所述的燃料电池，其中，所述金属氧化物是氧化 铝。

9.根据权利要求7所述的燃料电池，其中，所述嵌入层产生所述流 场板的结构化外表面。

10.根据权利要求1所述的燃料电池，其中，所述金属氧化物与导电 氧化物混合。

11.根据权利要求10所述的燃料电池，其中，所述导电氧化物是氧化 钌。

12.根据权利要求1所述的燃料电池，其中，所述外金属氧化物层通 过选自以下的方法沉积在所述流场板上：电子束蒸发法、磁控溅射法、脉 冲等离子体法、等离子体加强的化学气相沉积法、原子层沉积法、热喷涂 法和溶胶-凝胶法。

13.一种制造燃料电池用流场板的方法，该方法包括：

提供包括多个被槽脊分开的流动通道的导电流场板，其中所述流动通 道对应于反应气体；和

在所述板上沉积外金属氧化物层以使所述流场板亲水，所述沉积外金 属氧化物层包括：将外金属氧化物层沉积为限定所述金属氧化物海岛的间 断的层，在所述金属氧化物的海岛之间具有暴露的板材料区域。

14.根据权利要求13所述的方法，其中沉积外金属氧化物层包括沉 积包含以下至少之一的金属氧化物：HfO₂、ZrO₂、Al₂O₃、SnO₂、Ta₂O₅、 Nb₂O₅、MoO₂、IrO₂、RuO₂和它们的混合物。

15.根据权利要求13所述的方法，其中沉积外金属氧化物层包括沉 积外金属氧化物层为厚度在5-50nm范围内的薄膜。

16.根据权利要求13的方法，其中沉积外金属氧化物层包括沉积所 述海岛到50-100nm的厚度。

17.根据权利要求13所述的方法，进一步包括从所述槽脊除去所述外 金属氧化物层以露出槽脊处的板材料，从而仅所述流动通道包括所述外金 属氧化物层。

18.根据权利要求13所述的方法，其中沉积外金属氧化物层包括将所 述金属氧化物的颗粒喷沙进入到所述板的上表面中。