[发明专利]一种用聚丙烯腈薄膜改性铝合金双极板表面的方法

说明书

本发明提供了一种用聚丙烯腈薄膜改性铝合金双极板表面的方法，其特征在于，包括：步骤1：将铝合金打磨、超声清洗；步骤2：借助恒电位仪分别用高氯酸醇溶液和磷酸溶液对铝合金进行电化学抛光和阳极氧化处理；步骤3：将聚丙烯腈溶液滴在铝合金表面，再进行热处理，得到表面用聚丙烯腈薄膜改性的铝合金双极板。本发明极大提高了铝合金强酸溶液中的耐蚀性能，另外，本发明成本低，制备方法简单。

技术领域

本发明涉及质子交换膜燃料电池技术领域，主要是涉及一种用聚丙烯腈薄膜改性铝合金双极板表面的制备方法。

背景技术

近年来化石燃料的快速消耗，可能无法满足未来的能源需求，同时也会带来酸雨，全球变暖等气候变化。目前，许多国家和公司都在广泛研究和开发计划投入了大量资金，致力于开发新的替代和可再生能源和技术，以可持续的方式弥合当前和未来的能源供需缺口。新能源包括太阳能，风能，水力发电，生物质能，地热能，核能和氢能等。作为氢能源的燃料电池，未来最有前途的绿色和清洁替代能源和能源转换装置。因为它们具有能量转化效率高、无污染、低或零排放的优点。根据燃料电池一般可分为：碱性燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池、质子交换膜燃料电池、直接甲醇燃料电池，其中质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有功率密度高、运行温度低、启动快、可快速变化输出功率等优点，是汽车等运载工具比较理想的动力源。

PEM燃料电池结构的主要组件是双极板和膜电极组件(MEA)。MEA包括质子交换膜，气体扩散层(GDL)和催化剂层。在燃料电池堆中，双极板是关键元件，因为它们占堆的总重量、体积和成本的大部分。目前双极板材料采用石墨材料、聚合物材料、金属材料。其中常见金属材料包括不锈钢、钛合金和铝合金。

目前，针对质子交换膜燃料电池双极板的研究很多。但是这些方法通常都存在处理工艺复杂、成本较高、稳定性差等缺点。申请号为2017110999720的中国专利阐明了一种铝基燃料电池双极板表面复合涂层的制备方法，包括以下步骤：(1)将基体在真空条件下进行等离子体清洗；(2)在清洗后的基体上离子溅射沉积一层纯Ti涂层；(3)在纯Ti涂层上离子溅射沉积一层TiN过渡层；(4)在TiN过渡层上沉积一层银掺杂TiN涂层；(5)保持真空条件不变，进行热处理，使银掺杂TiN涂层中的银在TiN涂层的界面处形成短小银线，并发生团聚。该方法过程复杂，且制备条件极为苛刻，需要在真空条件下进行。

发明内容

本发明目的是提供一种能够提高铝合金双极板表面耐蚀性的方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种用聚丙烯腈薄膜改性铝合金双极板表面的方法，其特征在于，包括：

步骤1：将铝合金打磨、超声清洗；

步骤2：借助恒电位仪分别用高氯酸醇溶液和磷酸溶液对铝合金进行电化学抛光和阳极氧化处理；

步骤3：将聚丙烯腈溶液滴在铝合金表面，再进行热处理，得到表面用聚丙烯腈薄膜改性的铝合金双极板。

进一步地，所述的高氯酸醇溶液通过将高氯酸和乙醇混合得到，所述的高氯酸和乙醇的体积比为1：3.5-4.5，更优选1:4。

进一步地，所述的磷酸溶液的浓度为0.15-0.25M，优选0.2M。

进一步地，所述的聚丙烯腈溶液通过将聚丙烯腈溶于二甲基甲酰胺(DMF)中，然后在恒温水浴锅中搅拌得到。

更进一步地，所述的聚丙烯腈和二甲基甲酰胺的质量体积比为0.4-0.6g：20mL，优选0.5g：20mL，所述的水浴温度为50-70℃，搅拌时间为10-13h，优选水浴温度为60℃，搅拌时间为12h。

进一步地，所述的超声清洗包括：将铝合金置于丙酮中，超声清洗，再依次用无水乙醇、去离子水冲洗，以除去铝合金表面油污和油脂。

进一步地，所述的电化学抛光处理中，铝合金和铂片分别连接恒电位仪的正负极。