[发明专利]一种石墨烯掺杂导电聚合物修饰的质子交换膜燃料电池金属双极板及其制备方法

摘要

本发明涉及一种石墨烯掺杂导电聚合物修饰的质子交换膜燃料电池金属双极板及其制备方法，属于燃料电池技术领域。本发明所述的双极板由金属板、极性氧化膜层、石墨烯掺杂的导电聚合物膜层组成，所述极性氧化膜层覆盖在金属板表面，所述石墨烯掺杂的导电聚合物膜层覆盖在极性氧化膜层表面，所述石墨烯掺杂的导电聚合物膜层的厚度为0.005～0.3mm，所述极性氧化膜层的厚度为5～30nm，所述金属板的厚度为0.1～2mm。本发明是利用电化学合成方法将石墨烯掺杂导电聚合物膜沉积在预处理后的不锈钢板表面，通过本发明制得的金属双极板接触电阻较小，腐蚀电流密度低，金属基板与导电聚合物膜结合牢固度高，且本发明方法简单，加工成本低，可以批量生产。

主权项

1.一种石墨烯掺杂导电聚合物修饰的质子交换膜燃料电池金属双极板，其特征在于：所述双极板由金属板、极性氧化膜层、石墨烯掺杂的导电聚合物膜层组成，所述极性氧化膜层覆盖在金属板表面，所述石墨烯掺杂的导电聚合物膜层覆盖在极性氧化膜层表面，所述导电聚合物为聚苯胺或聚吡咯，所述石墨烯掺杂的导电聚合物膜层的厚度为0.005～0.3mm，所述极性氧化膜层的厚度为5～30nm，所述金属板的厚度为0.1～2mm；其制备方法包括如下步骤：(1)制备电解液：将导电聚合物单体、羧基化石墨烯和无机酸分散在去离子水中，然后边搅拌边超声分散均匀，制得电解液，静置备用，所述电解液中无机酸的浓度为0.1～1mol/L，导电聚合物单体的浓度为0.05～1mol/L，羧基化石墨烯的质量分数为1～10％；(2)金属板预处理：选取厚度为0.1～2的金属板，依次利用不同规格的砂纸对金属板进行打磨，然后用丙酮清洗干净后放入含有硝酸和双氧水的氧化液中进行常温氧化处理3～10分钟，使金属板表面形成极性氧化膜层，再用去离子水冲洗干净，吹干后备用；(3)在预处理后的金属板表面电化学合成石墨烯掺杂导电聚合物膜层：采用三电极体系，在电解池中利用电化学合成方法，将所述金属板放入步骤(1)所述制得的电解液中，以金属板为工作电极，铂电极为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，在步骤(2)所述预处理后的金属板的极性氧化膜层表面化学合成同时沉积石墨烯掺杂的导电聚合物膜层，然后将沉积有导电聚合物膜层的金属板放入烘箱中加热固化，制得所述石墨烯掺杂导电聚合物修饰的质子交换膜燃料电池金属双极板。