[发明专利]一种带涂层的质子交换膜燃料电池金属流场板

权利要求书

1.一种带涂层的质子交换膜燃料电池金属流场板，其特征在于，包括金属基板和设置于所述金属基板上的涂层；所述金属基板为厚度为100-200um，所述金属基板上具有深度为50-120um的流道；所述涂层包括铂层、第一复合石墨烯层、聚乙炔层和第二石墨烯层；所述铂层设置于所述金属基板上，厚度为13-25nm；所述第一复合石墨烯层设置于所述铂层上，包括还原氧化石墨烯层和氮化钛纳米颗粒，厚度为4.24-15nm，其中，氮化钛纳米颗粒的质量占还原氧化石墨烯质量的2-5%，在所述第一复合石墨烯层中，一部分氮化钛纳米颗粒位于所述还原氧化石墨烯层内，另一部分氮化钛纳米颗粒伸出所述还原氧化石墨烯层的上下两个表面外；所述聚乙炔层设置于所述第一复合石墨烯层上，厚度为12-22nm；所述聚乙炔层上交替重复设置所述第一复合石墨烯层和所述聚乙炔层，重复的次数为3-8次；所述第二石墨烯层设置于最后一次交替重复设置的聚乙炔层上，所述第二石墨烯层的厚度为1.675-3.35nm；

所述金属基板上的铂层经过以下方式得到：将金属基板放置在25-30%的H₂SO₄溶液中，以电流密度为20-30mA/cm²的电流进行阳极活化1-2min后，用二次蒸馏水清洗，再放入电解液中，在超声波下进行震荡电沉积，电流密度为65-75mA/cm²，沉积时间为100-160s，得到设置有铂层的金属基板；电解液的组成为：氯铂酸3.3×10^-2mol/L、醋酸铅3.3×10^-2mol/L和盐酸0.5mol/L。

2.根据权利要求1所述的带涂层的质子交换膜燃料电池金属流场板，其特征在于，所述第一复合石墨烯层经过以下方式得到：

将氧化石墨烯配置成浓度为3g/L的悬浮液，超声振荡30min，得到氧化石墨烯悬浮液；再在氧化石墨烯悬浮液中加入氧化石墨烯重量的2%的氮化钛纳米颗粒，超声振荡10min，得到石墨烯-氮化钛混合液；

将设置有铂层的金属基板放入石墨烯-氮化钛混合液中，采用三极电体系，以设置有铂层的金属基板作为工作电极，在工作电极表面电还原所述氧化石墨烯，电流低电位为-2V，电流密度为30mA/cm²，极化时间为300s，在所述铂层上形成掺杂有氮化钛纳米颗粒的还原氧化石墨烯层，即得到第一复合石墨烯层。

3.根据权利要求2所述的带涂层的质子交换膜燃料电池金属流场板，其特征在于，将设置有铂层和第一复合石墨烯层的金属基板放入丙酮溶液中，采用三极电体系，以设置有铂层和第一复合石墨烯层的金属基板作为工作电极，通入乙炔气，电流低电位为-1.5V，电流密度为30mA/cm^2，极化时间为150-220s，在所述第一复合石墨烯层上形成聚乙炔层。

4.根据权利要求3所述的带涂层的质子交换膜燃料电池金属流场板，其特征在于，在1g/L氧化石墨烯悬浮液中，以设置有铂层、第一复合石墨烯层和聚乙炔层的金属基板作阳极，以铂片作阴极，在8V的电压下电泳45-70s，在所述聚乙炔层上形成第二石墨烯层。

5.根据权利要求4所述的带涂层的质子交换膜燃料电池金属流场板，其特征在于，所述涂层的厚度为180-210nm。

6.根据权利要求5所述的带涂层的质子交换膜燃料电池金属流场板，其特征在于，所述金属基板为不锈钢板，所述不锈钢板为奥氏体不锈钢或马氏体不锈钢。