[发明专利]一种具有低接触电阻双极板的制备方法

说明书

本发明属于燃料电池技术领域，具体的说是一种具有低接触电阻双极板的制备方法。本发明的原理为：石墨板材在流道雕刻前，利用喷砂工艺处理流道待雕刻面或在高真空条件下利用高能氩离子轰击处理流道待雕刻面。进而改变石墨板表面的形貌，提高表面粗糙度。石墨板材表面处理后再进行流道雕刻，使极板的流道沟槽表面光滑，不利于反应生成水的积聚，而与气体扩散层相接触的脊和其它表面为粗糙面。与未经表面处理的双极板相比，在同等螺栓夹紧力的条件下，处理过的双极板表面凹凸起伏的结构可陷入气体扩散层的多孔纤维中，提高二者的接触面积，进而实现接触电阻的降低。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，具体的说是一种具有低接触电阻双极板的制备方法。

背景技术

质子交换膜燃料电池(PEMFC)被公认为是未来汽车理想的动力源。它的发展将有助于实现节能减排，缓解大气污染。作为PEMFC关键部件之一的双极板，不仅占据电堆重量的70％～80％，而且在电堆的生产成本中也占据相当大的比例。双极板的作用是分隔燃料及氧化剂，并通过流场将燃料反应气体导入燃料电池、收集并传导电流和支撑膜电极，同时还担负起整个电池系统的散热功能和排水功能。因此双极板质量的好坏将直接决定燃料电池堆输出功率的大小和寿命的长短。

燃料电池双极板与气体扩散层界面接触电阻对燃料电池电化学性能有着重要影响，接触电阻受电堆装配时螺栓夹紧力的直接影响。试验表明，随着螺栓夹紧力的增加，双极板与气体扩散层接触电阻成下降趋势，但夹紧力过大又会降低气体扩散层的孔隙率，增大气体扩散阻力，增大燃料电池传质损失，甚至会对膜电极造成永久性的损伤。因而，螺栓加紧力一般都会控制在一个合理的数值，也就是说接触电阻只能维持在一个特定的范围值，而不能继续通过加大螺栓夹紧力而进一步的降低。

专利号为CN 104638282 B的专利公开了一种用于低接触电阻双极板的加工装置、系统、方法及其双极板，其特征是利用喷洒技术将高导电柔性粉末喷洒在双极板两侧，并通过加热双极板表面使得喷洒层与主体双极板紧密结合，从而在双极板的两面设置高导电表层结构，以使双极板主体导电材料能与表层柔性接触，同时使双极板与多孔纤维电极接触时，多孔电极的纤维能被陷入表层结构而与双极板表面充分接触，达到减小接触内阻，提高电池放电功率及电压效率的目的。但该专利降低双极板接触电阻的方法适用于液流电池，但不适用于燃料电池，喷洒的高导电柔性粉末必然也会出现在双极板流道表面，造成流道表面凹凸不平，若用于燃料电池必然会引起排水的困难，导致燃料电池容易出现水淹，降低燃料电池性能。专利号为CN 108365224 A的专利公开了一种极板及极板的制备方法，其特征是以聚乙烯导电基板为基材，将石墨片层通过导电胶料层与聚乙烯导电基板层粘结，该极板能够降低表面接触电阻，降低电阻率，从而提高电池的电压效率。但该专利只是文字表述说能够降低接触电阻但没有给出相应的依据。专利号为CN 106252684A的专利公开了用于燃料电池的具有低接触电阻涂层的不锈钢双极板，其特征是在不锈钢基材表面形成镍基合金涂层，以降低双极板与扩散层之间的接触电阻。但该专利只适用于金属双极板，通过在金属双极板表面形成镀层的方法，降低金属极板在实际使用过程中的腐蚀速率和防止金属板表面钝化层的形成，进而降低接触电阻，与本发明有本质区别。

发明内容

本发明提供一种在不改变现有电堆螺栓夹紧力的前提下，进一步降低双极板与气体扩散层之间的接触电阻的具有低接触电阻双极板的制备方法，解决了现有燃料电池双极板存在的上述不足。

本发明技术方案如下：

一种具有低接触电阻双极板的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

步骤一、加工阳极极板和阴极极板；具体方式如下：

11)阳极极板和阴极极板均按以下方法制备：