[发明专利]用于燃料电池双极板的无定形碳涂层

权利要求书

1.用于燃料电池应用的流场板，包括：

具有第一表面和第二表面的金属板，该第一表面限定了用于引导第一 气态组合物流动的多个通道；和

设置在该金属板的至少一部分上的非晶态碳层，该非晶态碳层具有具 有小于30度的接触角的碳层表面。

2.根据权利要求1的流场板，其中该接触角小于20度。

3.根据权利要求1的流场板，其中该碳层掺杂有掺杂剂原子。

4.根据权利要求3的流场板，其中该掺杂剂原子是金属原子。

5.根据权利要求1的流场板，其中该非晶态碳层包含无定形碳。

6.根据权利要求1的流场板，其中该碳层包括少于10wt％的晶态碳。

7.根据权利要求1的流场板，其中该碳层表面是活化的表面。

8.根据权利要求7的流场板，其中该碳层表面包含氮或氧原子。

9.根据权利要求8的流场板，其中该碳层表面包含平均至少5个孔 /μm²。

10.根据权利要求8的流场板，其中该碳层具有200～1000nm的平均 粗糙度。

11.根据权利要求1的流场板，其中该第二表面限定了用于引导第二 气态组合物流动的多个通道。

12.根据权利要求1的流场板，其中该第二表面是第二非晶态碳层。

13.燃料电池，包括：

第一流场板，包括：

具有第一表面和第二表面的金属板，该第一表面限定了用于引导 第一气态组合物流动的多个通道；和

设置在该金属板的至少一部分上的非晶态碳层，该非晶态碳层具 有具有小于30度的接触角的碳层表面；

设置在该第一流场板上的第一催化剂层；

设置在该第一催化剂层上的离子传导层；

设置在该离子传导层上的第二催化剂层；和

设置在该第二催化剂层上的第二流场板。

14.根据权利要求13的燃料电池，其中燃料电池具有小于20毫欧 姆·cm²的接触电阻。

15.根据权利要求13的燃料电池，其中碳层表面具有小于20度的接 触角。

16.根据权利要求13的燃料电池，其中该非晶态碳层掺杂有掺杂剂 原子。

17.根据权利要求16的燃料电池，其中该掺杂剂原子是金属原子。

18.根据权利要求13的燃料电池，其中该碳层表面是活化的表面。

19.根据权利要求18的燃料电池，其中该碳层表面包含氮或氧原子。

20.根据权利要求18的燃料电池，其中该碳层表面包含平均至少5 个孔/μm²。

21.根据权利要求18的燃料电池，其中该碳层具有50～300nm的平 均粗糙度。

22.流场板的制备方法，该流场板包括：

具有第一表面和第二表面的金属板，该第一表面限定了用于引导第一 气态组合物流动的多个通道；和

设置在该金属板的至少一部分上的非晶态碳层，该非晶态碳层具有具 有小于30度的接触角的碳层表面，该方法包括：

将非晶态碳层沉积在该金属板上；和

活化该碳层表面。

23.根据权利要求22的方法，其中用等离子体将该碳层表面活化。

24.根据权利要求23的方法，其中该等离子体是DC等离子体、RF 等离子体、微波等离子体或热丝等离子体。

25.根据权利要求22的方法，其中将该碳层表面化学活化。