【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电解水制氢双极板及其制备，具体涉及一种电解水制氢双极板用钛-镍-钢复合板及制造方法。
技术介绍
1、氢气被认为最有前途的、绿色的和清洁的能源，氢电能够实现高效的转换、氢气具有较高的能量密度储存相对容易、氢气转化电能具有规模化应用潜力。pem制氢是用风能、光能、电能等电解纯水制备氢气，它的基本过程是水在正极上发生水解反应、氢离子穿过有序膜电极到达负极、电子通过外电路由正极传到了负极、到达负极后的氢离子与电子结合生成氢气。这种方法使用纯水电解，避免了潜在的环境污染，对环境友好；质子交换膜电阻及气体渗透率低，使其电流密度、工作效率及气体纯度高；动态响应速度快，适应可再生能源发电的波动性。
2、pem电解槽主要由阳极端板、阴极端板、阴阳极扩散层、阴阳极催化层以及质子交换膜组成，见图1，其中阳极端板、阴极端板合起来被称为双极板，是用1.0mm左右厚度的钛板制造的。钛和氧有很大的亲和力，在空气中或含氧的介质中，钛表面生成一层致密的、附着力强、惰性大的氧化膜，保护了钛基体不被腐蚀，即使由于机械磨损也会很快自愈或重新再生。正是因为钛有这些特性，非常适合制造pem双极板。为了获得更高的产氢速率，pem电解槽通常由多片单个的电解槽串联堆叠而成，因此双极板用钛板的用量极大。而且，因为钛是贵金属，因此钛材成本较高。
3、为了解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供了电解水制氢双极板用钛-镍-钢复合板及制造方法：制得的钛-镍-钢复合板不仅兼具了钛的耐腐蚀性、又具备了合金钢的高强度，同时制造的成本大幅度降低，上述性
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供了一种电解水制氢双极板用钛-镍-钢复合板及制造方法。
2、本专利技术的种电解水制氢双极板用钛-镍-钢复合板及制造方法：
3、制得的钛-镍-钢复合板不仅兼具了钛的耐腐蚀性、又具备了合金钢的高强度，同时制造的成本大幅度降低。
4、一种电解水制氢双极板用钛-镍-钢复合板，电解水制氢双极板用钛-镍-钢复合板包括依次设置的：
5、上层；
6、中间层；
7、下层；
8、其中，
9、上层为不锈钢板层、中间层为镍材料层、下层为钛板层。
10、作为本方案的进一步改进，上层为304不锈钢板层。
11、根据权利要求1所述的电解水制氢双极板用钛-镍-钢复合板，其特征在于，上层的不锈钢板层厚度为a、下层的钛板层的厚度为b，满足数量关系：a：b＝(1～10)：1。
12、作为本方案的进一步改进，中间层镍材料层的厚度为0.1～0.5mm。
13、一种电解水制氢双极板用钛-镍-钢复合板的制造方法，其特征在于，包括下述制备步骤：
14、s1复合坯的制备之前的表面处理
15、将材料和材料之间的复合面进行表面处理；
16、s2复合坯的制备
17、将钛-镍-钢进行复合制得复合坯一，再将两块复合坯一叠合成一块复合坯，
18、且，
19、复合坯一与复合坯一之间设置有石墨粉层，叠合的顺序如下：
20、钛-镍-钢；
21、石墨粉层；
22、钢-镍-钛；
23、将复合坯一和复合坯一采用焊接的方法进行固定；
24、s3对复合坯进行真空处理
25、真空度达到10-1pa以上，真空度达到要求以后将抽气空关闭密封；
26、s4将复合好的坯料加热到1000～1200℃，保温至复合坯内外温度均匀一致，然后热轧成厚度为2.0～6.0mm的复合卷带或板；
27、本步骤中，经过热轧后的(钛-镍-钢)复合材料的界面因挤压、变形、原子扩散等实现了冶金结合，完全成为一个整体。
28、s5将冷却后的钢板头尾、切边处理，把复合坯时焊接在边部的焊接材料去掉，此时复合钢带从石墨处分离成为两部分独立的复合钢带；
29、s6将复合卷带通过抛丸等工艺去除氧化皮，并冷轧至需要的厚度；
30、s7将冷轧后的复合卷带进行连续退火，退火的温度为600～700℃；
31、s8退火后，即制得钛-镍-钢复合板，其中，钛-镍-钢复合板中的钛一侧可以用作双极板的流道。
32、作为本方案的进一步改进，s1中的复合面的表面处理具体处理方法为：用铣、磨的方法将待复合材料的界面处理平整、光滑，并全部露出金属色，然后用丙酮或酒精将平整表面的异物去除，侧面用焊接的方法封闭，制得复合坯一。
33、作为本方案的进一步改进，在复合坯一的端面上设置有抽气孔。
34、作为本方案的进一步改进，s6中，冷轧后所需的厚度为1.0～3.0mm。
35、与现有技术相比，本专利技术具备下述有益效果：
36、在本专利技术的一种电解水制氢双极板用钛-镍-钢复合板及制造方法对比现有技术，具备下述有益效果：
37、1)本专利技术中，复合板的一侧为304不锈钢板，另一侧为钛板，在钢与钛之间为纯镍层。钢与钛的厚度比例为1～10：1，镍为中间层，复合板中各层的实际厚度可以根据需要进行调整，钢的比例越高成本越高，但钛层太薄易破裂。所述的钢-钛复合板一侧的304不锈钢基板具有较高的结构强度和一定的耐腐蚀性能，而另一侧为纯钛具有良好的防腐蚀性能，能够满足双极板表面高耐蚀要求；
38、2)本专利技术中，304不锈钢板具有较高的强度和一定的耐腐蚀性能，可以保证复合板做成的双极板后比纯钛双极板具有更高的强度和基本的防锈性。纯钛层需要有一定的厚度可以保证这一侧有良好的防腐蚀性能，但增加纯钛的厚度比例会显著提高复合板的成本。镍的作用是隔断钢与钛，防止生成脆性的钢-铁金属间化合物，钢与钛在高温下会反应生产多种金属间化合物，钢与镍无限固溶，镍与钛的金属间化合物相对具有一定的韧性；
39、3)本专利技术中，一种电解水制氢双极板用钛-镍-钢复合板得制造方法中，通过将两块复合坯以叠合成一块复合坯，叠合的顺序按(钛-镍-钢)与(钢-镍-钛)，两层之间均匀的铺一层石墨粉，厚度能将两侧金属隔开即可。石墨的两侧必须都为钢，否则钛与石墨在后续生产过程中会发生化学反应生产脆硬的碳化钛。然后将(钛-镍-钢)与(钢-镍-钛)之间只采用焊接的方法进行固定使其热轧过程中不分层；
40、4)本专利技术的种电解水制氢双极板用钛-镍-钢复合板不仅兼具了钛的耐腐蚀性、又具备了合金钢的高强度(拉伸强度高达650mpa)，同时制造的成本大幅度降低(钛-镍-钢复合板的成本41元/kg～83元/kg，对比纯钛作为双极板120元/kg)。
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1.一种电解水制氢双极板用钛-镍-钢复合板，其特征在于，电解水制氢双极板用钛-镍-钢复合板包括依次设置的：
2.根据权利要求1所述的电解水制氢双极板用钛-镍-钢复合板，其特征在于，上层(11)为304不锈钢板层。
3.根据权利要求1所述的电解水制氢双极板用钛-镍-钢复合板，其特征在于，上层(11)的不锈钢板层厚度为a、下层(13)的钛板层的厚度为b，满足数量关系：a：b＝(1～10)：1。
4.根据权利要求1所述的电解水制氢双极板用钛-镍-钢复合板及制造方法，其特征在于，中间层(12)镍材料层的厚度为0.1～0.5mm。
5.一种权利要求1～4任意一项所述的电解水制氢双极板用钛-镍-钢复合板的制造方法，其特征在于，包括下述制备步骤：
6.根据权利要求5所述的电解水制氢双极板用钛-镍-钢复合板及制造方法，其特征在于，S1中的复合面的表面处理具体处理方法为：用铣、磨的方法将待复合材料的界面处理平整、光滑，并全部露出金属色，然后用丙酮或酒精将平整表面的异物去除，侧面用焊接的方法封闭，制得复合坯一(21)。
7.根据
8.根据权利要求5所述的电解水制氢双极板用钛-镍-钢复合板及制造方法，其特征在于，S6中，冷轧后所需的厚度为1.0～3.0mm。
...【技术特征摘要】
1.一种电解水制氢双极板用钛-镍-钢复合板，其特征在于，电解水制氢双极板用钛-镍-钢复合板包括依次设置的：
2.根据权利要求1所述的电解水制氢双极板用钛-镍-钢复合板，其特征在于，上层(11)为304不锈钢板层。
3.根据权利要求1所述的电解水制氢双极板用钛-镍-钢复合板，其特征在于，上层(11)的不锈钢板层厚度为a、下层(13)的钛板层的厚度为b，满足数量关系：a：b＝(1～10)：1。
4.根据权利要求1所述的电解水制氢双极板用钛-镍-钢复合板及制造方法，其特征在于，中间层(12)镍材料层的厚度为0.1～0.5mm。
5.一种权利要求1～4任意一项所述的电解水制氢双极...
【专利技术属性】
技术研发人员：秦斌，贾楠，王军，
申请(专利权)人：浙江吉森金属科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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