[发明专利]一种用于金属双极板的预涂层金属带材的制备方法及系统

说明书

本发明提供一种用于金属双极板的预涂层金属带材的制备方法及系统，方法包括如下步骤：S1：在惰性气体保护气氛下，将待处理金属带材进行磁控溅射处理，使得所述待处理金属带材的表面沉积防腐涂层，得到处理后的金属带材；S2：在惰性气体保护气氛下，将所述处理后的金属带材于700‑1000℃下进行烧结处理，得到预涂层金属带材。解决现有金属双极板表面采用有机涂层，涂层的防腐性能弱，机械性能差的问题，或者解决现有金属双极板表面采用无机涂层，例如贵金属涂层，使得燃料电池金属双极板的制造成本高，不利于燃料电池商业化推广的问题。

技术领域

本发明涉及金属双极板技术领域，具体涉及一种用于金属双极板的预涂层金属带材的制备方法及系统。

背景技术

质子交换膜燃料电池由于高效、清洁、快速启动等优点被认为是下一代移动能源的首要选择，质子交换膜燃料电池由膜电极组件、双极板等组成。其中双极板起到收集电流、分配燃料及氧化剂、分隔单电池等作用。因此理想的双极板需要具有良好的导电性、高气密性、低密度以及良好的耐腐蚀性等特征。常用的双极板有两种：石墨双极板和金属双极板。金属双极板由于导热性能好、电导率高、易于加工成型等优点被认为是理想的双极板材料。但是金属双极板在燃料电池酸性、高湿、高温的严苛条件下，容易发生腐蚀，溶解的金属离子会对膜电极造成损坏，降低燃料电池性能及寿命。因此耐腐蚀是金属双极板面临的主要问题。

目前对金属双极板的表面处理主要有有机导电物涂层与无机导电涂层。专利公告号CN106972183B使用一种导电有机物PPy，并采用Au掺杂，该专利的涂层的防腐性能较弱，且涂层的机械性能较差。专利公开号CN109346743A采用使用贵金属涂层，提高了燃料电池金属双极板的制造成本，不利于燃料电池商业化的推广。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种用于金属双极板的预涂层金属带材的制备方法，解决现有金属双极板表面采用有机涂层，涂层的防腐性能弱，机械性能差的问题，或者解决现有金属双极板表面采用无机涂层，例如贵金属涂层，使得燃料电池金属双极板的制造成本高，不利于燃料电池商业化推广的问题。

本发明通过如下技术方案实现：

本发明提供一种用于金属双极板的预涂层金属带材的制备方法，包括如下步骤：

S1：在惰性气体保护气氛下，将待处理金属带材进行磁控溅射处理，使得所述待处理金属带材的表面沉积防腐涂层，得到处理后的金属带材；

S2：在惰性气体保护气氛下，将所述处理后的金属带材于700-1000℃下进行烧结处理，得到预涂层金属带材。

进一步的，所述步骤S1具体包括：

S1-1：在惰性气体保护气氛下，将待处理金属带材进行第一次磁控溅射处理，使得所述待处理金属带材的表面沉积第一防腐涂层，得到一次处理金属带材；

S1-2：在惰性气体保护气氛下，将所述一次处理金属带材进行第二次磁控溅射处理，使得所述一次处理金属带材的表面沉积第二防腐涂层，得到处理后的金属带材。

进一步的，所述步骤S1中，在将所述待处理金属带材进行磁控溅射处理之前，对所述待处理金属带材进行等离子清洗。

进一步的，所述步骤S2中，在将所述处理后的金属带材在700-1000℃下进行烧结处理后，进行退火处理，然后得到预涂层金属带材。

进一步的，所述步骤S1中，在对所述待处理金属带材进行磁控溅射处理之前，保持周围环境为真空状态；

所述步骤S2的操作过程中，保持周围环境为真空状态。

对应于上述一种用于金属双极板的预涂层金属带材的制备方法，提供一种用于金属双极板的预涂层金属带材的制备系统，包括进样室、处理室、过渡室和出样室，所述处理室和过渡室内处于惰性气体气氛下；