【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于燃料电池，尤其涉及一种燃料电池金属双极板及其制备方法。
技术介绍
1、燃料电池是将燃料中的化学能通过电化学反应直接转换为电能的发电装置，双极板是质子交换膜燃料电池(pemfc)的核心组件之一，其发挥着重要作用，在电堆中承担着收集电子、分配反应气体、排出反应生成水、支撑膜电极等功能，对燃料电池电堆性能具有重要影响。金属双极板在质子交换膜燃料电池环境中易受到腐蚀，释放出金属离子，污染膜电极中各组件，或形成致密氧化膜，严重降低导电性，严重影响燃料电池的功率和寿命。解决双极板面临问题的手段是在表面进行增加涂层的手段达到增加抗腐蚀性和导电性的目的；目前贵金属涂层虽然性能很好但是价格高昂；而价格便宜的碳涂层还不足以完全解决金属双极板面临的问题；传统碳涂层存在致密度较低、内应力较大、结合力较大、稳定性较差、耐久性差等一系列待优化问题。
技术实现思路
1、本专利技术实施例提供一种燃料电池金属双极板及其制备方法，旨在用低成本的方式解决传统的贵金属涂层价格高昂的缺点，本专利技术只需要少量的贵金属就可以达到贵金属涂层的性能。
2、本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、一种燃料电池金属双极板的制备方法，包括以下步骤:
4、s01.钛基材的预处理：对钛基材进行打磨抛光、清洗、酸洗，获得表面粗糙的预处理钛基材；
5、s02.纳米金沉积:采用钛沉积金的电化学金属化工艺在步骤s01获得的预处理钛基材上沉积纳米金，获得沉积纳米金的钛基材；
7、步骤s01中钛基材的预处理能够去除基材表面的氧化层，形成粗糙的导电钛表面。
8、步骤s01中，所述钛基材的厚度优选为0.1mm～1mm；所述钛基材优选为钛合金极板基体、钛毡。
9、步骤s01中，所述打磨抛光为分别在600、800、1000、1200、1500和2000号金相砂纸上进行打磨，然后用金刚石抛光膏进行抛光。
10、进一步优选的，所述金刚石抛光膏为0.5的金刚石抛光膏。
11、所述清洗优选为在丙酮、无水乙醇和去离子水中各超声清洗20～60min。其中丙酮清洗可去除有机污染物，无水乙醇和去离子水可去除杂质玷污。
12、所述酸洗优选为采用0.1-2ppm hf和0.5mm-0.5m h2so4的混合酸去除表面的氧化层。
13、综上，所述预处理方式为分别在600、800、1000、1200、1500和2000号金相砂纸上进行打磨，然后用金刚石抛光膏进行抛光，最后放在丙酮、无水乙醇和去离子水中各超声清洗20～60min；然后采用0.1-2ppm hf和0.5mm-0.5mh2so4的混合酸去除表面的氧化层。
14、步骤s02中，所述钛沉积金的电化学金属化工艺具体为：以尖端面积的石墨棒作为阳极，以步骤s01预处理的钛基材为阴极，阳极和阴极用电解质溶液浸没，经过施加电脉冲后，取出钛基材并清洗后，获得表面沉积纳米金的钛基板(标记为au/ti基板)。
15、进一步地，所述电解质溶液采用ph值为2.3的商用haucl4溶液。
16、所述电脉冲的具体条件为：施加峰值电流为100ma的电脉冲，电脉冲的通断比为1:10，通断时间ton和toff分别为10ms和100ms。
17、所述施加电脉冲采用电化学工作站；在电化学工作站工作过程中，即电化学金属化过程中，在石墨棒阳极和钛基材阴极的间隙中加入haucl4溶液，施加峰值电流为100ma的电脉冲，电脉冲的通断比为1:10，通断时间ton和toff分别为10ms和100ms。
18、所述电脉冲的时间为1.5min-2min。
19、步骤s02中，所述沉积纳米金的钛基材，在金周围生成一层氢化钛层，在后续的s03步骤的稳定性测试中，金周围的氢化钛层在阳极侧预氧化成tio2。
20、在步骤s03中，将步骤s02得到的沉积纳米金的钛基材直接用于燃料电池稳定性测试，在燃料电池稳定性测试过程中会自然形成金/氧化钛+钛的混合涂层(au-tio2/ti)。
21、所述稳定性测试的条件为恒电位极化条件，恒电位范围为0.4-1v，扫描速率0.5-2mv/s，测试时间1-100h。
22、一种燃料电池金属双极板由上述制备方法获得。
23、本专利技术的技术方案与现有技术相比具有以下有益效果：
24、1.在钛基板表面沉积纳米金之前，对钛基板进行彻底的酸洗，以去除氧化层，形成粗糙的导电钛基材表面；
25、2.采用钛沉积金的电化学金属化工艺在预处理的钛基材上沉积纳米金；
26、3.将涂有纳米金的钛基板用于燃料电池中，在长期稳定性测试中，金周围的氢化钛层很容易在阳极侧预氧化成tio2，本专利技术的技术方案中采用电池检测中原有的稳定性测试补充增加tio2层，在未增加额外制备步骤的情形下，获得了由嵌入钛氧化层的金触点组成的au-tio2/ti混合涂层，增加了燃料电池金属双极板的耐腐蚀性。
27、与目前在整个表面上的致密金保护层(au/致密ti)相比，au-tio2/ti混合涂层由于具有金和tio2混合涂层，具有较高的耐腐蚀性。同时，高导电性和良好分散性的纳米金颗粒可在极板与gdl之间提供足够的电子通道，从而降低icr。
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1.一种燃料电池金属双极板的制备方法，其特征在于：包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的燃料电池金属双极板的制备方法，其特征在于：步骤S01中，所述钛基材的厚度为0.1mm～1mm。
3.根据权利要求1所述的燃料电池金属双极板的制备方法，其特征在于：步骤S01中，所述打磨抛光为分别在600、800、1000、1200、1500和2000号金相砂纸上进行打磨，然后用金刚石抛光膏进行抛光。
4.根据权利要求1所述的燃料电池金属双极板的制备方法，其特征在于：所述清洗为在丙酮、无水乙醇和去离子水中各超声清洗20～60min。
5.根据权利要求1所述的燃料电池金属双极板的制备方法，其特征在于：所述酸洗为采用0.1-2ppm HF和0.5mM-0.5M H2SO4的混合酸去除表面的氧化层。
6.根据权利要求1所述的燃料电池金属双极板的制备方法，其特征在于：步骤S02中，所述钛沉积金的电化学金属化工艺具体为：以尖端面积的石墨棒作为阳极，以步骤S01预处理的钛基材为阴极，阳极和阴极用电解质溶液浸没，经过施加电脉冲后，取出钛基材并清洗后
7.根据权利要求6所述的燃料电池金属双极板的制备方法，其特征在于：所述电解质溶液采用pH值为2.3的商用HAuCl4溶液。
8.根据权利要求6所述的燃料电池金属双极板的制备方法，其特征在于：所述电脉冲的具体条件为：施加峰值电流为100mA的电脉冲，电脉冲的通断比为1:10，通断时间ton和toff分别为10ms和100ms；
9.根据权利要求1所述的燃料电池金属双极板的制备方法，其特征在于：在步骤S03中，所述稳定性测试的条件为恒电位极化条件，恒电位范围为0.4-1V，扫描速率0.5-2mv/s，测试时间1-100h。
10.一种燃料电池金属双极板由权利要求1-9任一项所述的制备方法获得。
...【技术特征摘要】
1.一种燃料电池金属双极板的制备方法，其特征在于：包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的燃料电池金属双极板的制备方法，其特征在于：步骤s01中，所述钛基材的厚度为0.1mm～1mm。
3.根据权利要求1所述的燃料电池金属双极板的制备方法，其特征在于：步骤s01中，所述打磨抛光为分别在600、800、1000、1200、1500和2000号金相砂纸上进行打磨，然后用金刚石抛光膏进行抛光。
4.根据权利要求1所述的燃料电池金属双极板的制备方法，其特征在于：所述清洗为在丙酮、无水乙醇和去离子水中各超声清洗20～60min。
5.根据权利要求1所述的燃料电池金属双极板的制备方法，其特征在于：所述酸洗为采用0.1-2ppm hf和0.5mm-0.5m h2so4的混合酸去除表面的氧化层。
6.根据权利要求1所述的燃料电池金属双极板的制备方法，其特征在于：步骤s02中，所述钛...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨骄，田洋名，
申请(专利权)人：深圳市氢瑞燃料电池科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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