[发明专利]用于燃料电池金属极板的石墨烯复合涂层及其制备方法

摘要

本发明涉及一种用于燃料电池金属极板的石墨烯复合涂层及其制备方法，该石墨烯复合涂层涂镀在金属极板上，所述的石墨烯复合涂层通过金属极板预处理、纯金属层沉积、石墨烯层生长和原子层沉积四步依次金属极板上设置纯金属层、石墨烯层和原子层沉积膜。与现有技术相比，本发明制备的石墨烯复合涂层具有优异的机械性能，导电性能以及耐腐蚀性能，显著降低金属极板与气体扩散层接触电阻，增强金属极板在燃料电池强酸环境下耐久性。

主权项

一种用于燃料电池金属极板的石墨烯复合涂层，该石墨烯复合涂层涂镀在金属极板上，其特征在于，所述的石墨烯复合涂层包括从下到上依次设置在金属极板上的纯金属层、石墨烯层和原子层沉积膜，所述的纯金属层的厚度为0.1～10μm，该纯金属层为金属层取向为Ni(1 1 1)的纯金属Ni层或金属层取向为Cu(1 1 1)的纯金属Cu层；所述的石墨烯复合涂层通过以下步骤制成：(1)金属极板表面预处理：将金属极板清洗干净后，再进行超声振动处理；(2)纯金属层沉积：往预处理后的金属极板上沉积纯金属层；(3)石墨烯层生长：沉积好纯金属层的金属极板放入通有保护气体的化学气相沉积设备中，加热并通入碳源气体，使碳源气体在纯金属层上进行催化反应，生长得到石墨烯层；(4)原子层沉积：将生长完石墨烯层的金属极板放入原子层沉积设备中，加热并通入气相前驱体，使其在石墨烯层的微缺陷处和晶界处进行化学吸附并反应生成沉积物，形成原子层沉积膜，即得到石墨烯复合涂层；步骤(1)中所述的金属极板用去离子水清洗干净后，再依次置入无水乙醇、丙酮、无水乙醇中进行超声振动处理；步骤(2)中纯金属层的沉积方法为磁控溅射、多弧离子镀、电子束蒸发或化学气相沉积；步骤(3)中碳源气体催化反应的温度为600～1200℃；步骤(4)中气相前驱体采用脉冲交替的方式通入原子层沉积设备中，每个脉冲的循环时间为2～5s，脉冲间隔为6～10s，气相前驱体在石墨烯层上的反应温度为250～500℃。