用于制备涂覆材料的组合物制造技术

本发明专利技术涉及氢燃料电池技术领域，公开了一种用于制备涂覆材料的组合物

【技术实现步骤摘要】
用于制备涂覆材料的组合物、涂覆材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及氢燃料电池
，具体地，涉及用于制备涂覆材料的组合物
、
涂覆材料及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]随着能源危机的加剧和环境友好型材料的发展，相比传统化石能源，燃料电池具有绿色
、
环保和清洁的特点
。
质子交换膜燃料电池
(Proton Exchange Membrane Fuel Cell
，
PEMFC)
是一种将氢气的化学能通过与氧气反应方式转换成电能的能量转换装置，其转换效率可达
50
％以上，因其同时还具有噪音低
、
发电效率受负载变化影响小
、
环境友好等优点，是理想的供电装置，有望代替常规发动机成为未来汽车的主要动力来源，并可应用到轮船
、
航空航天
、
固定电站等多个领域
。
[0003]氢燃料电池金属双极板
(
以下简称“双极板”)
是氢燃料电池电堆系统的关键部件，在电堆中双极板不仅担负着分配燃料气和空气，实现极板间电的联结和集流作用，而且还担负着从活性区域带出废热
、
防止气体和冷却剂的泄漏等功能
。
[0004]为了满足这些功能，双极板应具有高热导率
、
高电导率
、
高机械强度
、
优异的耐腐蚀性，以及低成本和易加工等特点
。
在
PEMFC
的运行环境中由于冷却水的渗透和气体的加湿，伴随着持续的反应过程，常常使得双极板流道中贮藏含有
F、SO
42
、SO
32
、CO
32
、HSO3等离子的水溶液，并且启动时阴极与阳极电压差最大可达
1V
，运行温度一般在
80℃
左右，在这种条件下，不锈钢材料极易发生电化学腐蚀，降低双极板的使用寿命
。
虽然不锈钢表面的自钝化膜能起到保护作用，但它是绝缘的
。
为了降低极板与碳纸间的接触电阻和极板耐腐蚀性能，行业现有方法主要是对其进行表面处理或改性
。
[0005]然而，现有金属极板基本采用先成型
(
形成燃料气体流道
)、
焊接后再进行镀层工艺
(
清洗
+
磁控溅射等
)
，此时极板由于前几道工序，增加了表面处理难度，在镀膜前需进行复杂的表面清理工序，这不仅增加了工艺步骤，降低了制造效率，另外镀层工艺采用磁控溅射或复合
PVD
工艺，不仅表面处理工艺复杂，而且所需的镀层设备昂贵，镀层生产成本高昂
。
[0006]CN108574107A
公开了一种改善燃料电池双极板碳化物涂层导电及耐蚀性的方法，包括在金属双极板表面依次沉积金属过渡层和金属碳化物涂层，然后对涂覆有涂层的双极板进行刻蚀处理，改变碳化物涂层的表面结构及组成成分，最后经过清洗，烘干得到耐腐蚀性能和导电性改善的碳化物涂层
。
该现有技术虽然可以避免涂层制备时调整各参数大小时的耦合影响，从而可应用于燃料电池双极板碳化物涂层性能的进一步完善以达到燃料电池的工作要求
。
但是该现有技术需要进行刻蚀处理，工艺较为复杂
。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的上述缺陷，在保证金属双极板优异的耐腐蚀性和高导电性的前提下，提供一种简单
、
便捷且有效的制备氢燃料电池用金属双极板的方法
。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术的第一方面提供一种用于制备涂覆材料的组合物，该组合物中含有以下组分：粉体
A、
粉体
B
和有机溶剂，
[0009]所述粉体
A
和所述粉体
B
的含量重量比为2‑4：1；所述粉体
A
和所述粉体
B
的含量之和与所述有机溶剂的含量重量比为5‑
10
：1；
[0010]所述粉体
A
和所述粉体
B
的线性平均粒径为
10
‑
100
μ
m
，且所述粉体
A
和所述粉体
B
的线性平均粒径比为1：3‑6；
[0011]所述粉体
A
选自碳粉
、
石墨粉
、
石墨烯粉中的至少一种；所述粉体
B
选自金粉
、
银粉
、
铜粉
、
导电陶瓷粉中的至少一种
。
[0012]本专利技术的第二方面提供一种制备涂覆材料的方法，该方法应用前述第一方面中所述的组合物进行，包括：将粉体
A、
粉体
B
和有机溶剂进行混合
。
[0013]本专利技术的第三方面提供一种由前述第二方面中所述的方法制备得到的涂覆材料
。
[0014]本专利技术的第四方面提供一种前述第三方面中所述的涂覆材料在制备氢燃料电池用金属双极板中的应用
。
[0015]本专利技术的第五方面提供一种氢燃料电池用金属双极板，该金属双极板包括表面涂覆有厚度为
0.2
‑
0.35mm
的涂覆材料膜的金属阳极单极板基材和表面涂覆有厚度为
0.2
‑
0.35mm
的涂覆材料膜的金属阴极单极板基材；
[0016]所述金属阳极单极板基材和所述金属阴极单极板基材的厚度为
0.15
‑
0.2mm
，且表面粗糙度
Ra
为
0.15
‑
0.3
μ
m
；
[0017]所述涂覆材料膜由前述第三方面中所述的涂覆材料形成
。
[0018]本专利技术的第六方面提供一种制备氢燃料电池用金属双极板的方法，该方法应用前述第三方面中所述的涂覆材料进行，包括：
[0019](1)
将金属阳极单极板基材和金属阴极单极板基材于所述涂覆材料中进行浸泡处理，得到镀膜金属阳极单极板
I
和镀膜金属阴极单极板
I
；
[0020](2)
将所述镀膜金属阳极单极板
I
和所述镀膜金属阴极单极板
I
进行干燥处理，得到镀膜金属阳极单极板
II
和镀膜金属阴极单极板
II
；
[0021](3)
采用激光熔覆法或等离子熔覆法，将所述镀膜金属阳极单极板
II
和所述镀膜金属阴极单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于制备涂覆材料的组合物，其特征在于，该组合物中含有以下组分：粉体
A、
粉体
B
和有机溶剂，所述粉体
A
和所述粉体
B
的含量重量比为2‑4：1；所述粉体
A
和所述粉体
B
的含量之和与所述有机溶剂的含量重量比为5‑
10
：1；所述粉体
A
和所述粉体
B
的线性平均粒径为
10
‑
100
μ
m
，且所述粉体
A
和所述粉体
B
的线性平均粒径比为1：3‑6；所述粉体
A
选自碳粉
、
石墨粉
、
石墨烯粉中的至少一种；所述粉体
B
选自金粉
、
银粉
、
铜粉
、
导电陶瓷粉中的至少一种
。2.
根据权利要求1所述的组合物，其中，所述有机溶剂选自水玻璃
、
聚乙二醇
、
苝四羧酸二酐中的至少一种；和
/
或，所述导电陶瓷粉选自碳化硅
、
碳化钨
、
碳化钛
、
碳化锆中的至少一种
。3.
一种制备涂覆材料的方法，其特征在于，该方法应用权利要求1或2所述的组合物进行，包括：将粉体
A、
粉体
B
和有机溶剂进行混合；和
/
或，所述混合的条件包括：在搅拌条件下进行，且搅拌的转速为
2000
‑
4000rpm
，搅拌的温度为
40
‑
50℃
，时间为
30
‑
60min。4.
由权利要求3所述的方法制备得到的涂覆材料
。5.
权利要求4所述的涂覆材料在制备氢燃料电池用金属双极板中的应用
。6.
一种氢燃料电池用金属双极板，其特征在于，该金属双极板包括表面涂覆有厚度为
0.2
‑
0.35mm
的涂覆材料膜的金属阳极单极板基材和表面涂覆有厚度为
0.2
‑
0.35mm
的涂覆材料膜的金属阴极单极板基材；所述金属阳极单极板基材和所述金属阴极单极板基材的厚度为
0.15
‑
0.2mm
，且表面粗糙度
Ra
为
0.15
‑
0.3
μ
m
；所述涂覆材料膜由权利要求4所述的涂覆材料形成
。7.
一种制备氢燃料电池用金属双极板的方法，其特征在于，该方法应用权利要求4所述的涂覆材料进行，包括：
(1)
将金属阳极单极板基材和金属阴极单极板基材于所述涂覆材料中进行浸泡处理，得到镀膜金属阳极单极板
I
和镀膜金属阴极单极板
I<...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘延斌，蒋凯歌，付玲，王新凯，李睿，樊钊，
申请(专利权)人：中联重科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：