[发明专利]一种金属双极板及其制备方法

说明书

本发明涉及燃料电池领域，特别是指一种金属双极板及其制备方法。本发明公开了一种金属双极板，包括不锈钢基片和和贵金属层，所述不锈钢基片的表面包括多个平行的沟槽和凸部，所述不锈钢基片的同一表面相邻两个沟槽的连接部分为凸部，所述贵金属层镀在金属双极板表面的凸部。本发明采用显影技术实现金属双极板表面局部涂覆贵金属层，贵金属层的覆盖面积为不锈钢基片总面积的5％～50％。本发明提供的金属双极板不仅保证了金属双极板具有较小的接触电阻和较好的抗腐蚀能力，而且局部镀贵金属层也极大地节省了贵金属的用量，降低金属双极板的制备成本。

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，特别是指一种金属双极板及其制备方法。

背景技术

氢燃料电池(PEFC)用金属双极板具有薄、轻、阻气性良好和易加工成型等优点，不锈钢具有良好的防腐蚀性能，是用于燃料电池双极板的较好材料，但因其表面有氧化钝化层，与膜电极的接触电阻很大，阻碍了电能的输出，因此不锈钢表面需要进行处理，一般是在基板表面沉积保护薄膜，保证较小的接触电阻和较好的抗腐蚀能力。

用于不锈钢表面涂覆的材料可分为贵金属、金属导电陶瓷化合物、碳类膜等。然而，金属导电陶瓷化合物(如氮化铬、硼化钛和氧化铟)和碳类膜因其自身材料的导电性、耐腐蚀性低于贵金属，以及材料制备工艺的复杂程度，在实际应用上有较大的困难。目前，不锈钢极板上沉积贵金属，如金，是较成熟且被试验验证使双极板具有足够使用寿命的方法，然而，整个双极板表面都涂覆有贵金属，存在着成本高的问题。为了解决这一问题，现有技术中也有先将不锈钢板用化学或物理沉积的方法按一定图形沉积一层金，然后再进行冲压成型、焊接等工艺，这种方法虽然可以降低材料成本，但存在着冲压成型以及焊接过程中镀金层会遭到破坏的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种金属双极板及其制备方法，极大地节省了贵金属的用量，降低成本，适合大规模应用。

基于上述目的本发明提供的金属双极板，包括不锈钢基片和和贵金属层，所述不锈钢基片的表面包括多个平行的沟槽和凸部，所述不锈钢基片的同一表面相邻两个沟槽的连接部分为凸部，所述贵金属层镀在金属双极板表面的凸部。

在本发明的一些实施例中，所述贵金属层的厚度为10nm～200nm，所述贵金属层的覆盖面积为不锈钢基片总面积的5％～50％。

在本发明的一个实施例中，所述不锈钢基片的同一凸部上的贵金属层的形状为一个长条形，在本发明的另一个实施例中，所述不锈钢基片的同一凸部上的贵金属层的形状为多个分散的矩形。

所述金属双极板的厚度为0.05mm～0.3mm，所述沟槽的深度为0.4～1.2mm，所述沟槽的顶部开口宽度为1.5～1.7mm，所述沟槽的槽底宽度为1.1～1.3mm。

本发明还提供了一种金属双极板的制备方法，包括以下步骤：

(1)将耐酸感光油墨喷涂到冲压成型的不锈钢基片的表面，待所述耐酸感光油墨静置流平后烘干；

(2)将光刻掩膜版覆盖在喷涂耐酸感光油墨的不锈钢基片表面，所述光刻掩膜版的透光区域位于不锈钢基片的凸部，所述光刻掩膜版除透光区域以外的部分为不透光区域，校准后进行曝光，曝光结束后，用碱性溶液作为显影液除去金属双极板上曝光部分的耐酸感光油墨；

(3)将显影后的不锈钢基片放入到贵金属化合物的溶液中进行贵金属薄膜的电化学沉积，得到镀有贵金属层的不锈钢基片；

(4)将镀有贵金属层的不锈钢基片再次曝光，曝光结束后，用碱性溶液清洗以除去耐酸感光油墨，接着用去离子水清洗若干遍，干燥；

(5)将干燥后的不锈钢基片放入到15％的硝酸溶液中钝化，在40～50℃下钝化10～20min，取出不锈钢基片，用去离子水清洗，干燥。