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专利摘要

本发明属于燃料电池金属双极板领域，尤其涉及一种用于金属双极板的防护涂层及其制备方法。所述防护涂层覆盖于金属双极板基体表面，所述防护涂层包括过渡层和非晶碳层，所述非晶碳层覆盖于所述过渡层，所述过渡层与金属双极板基体结合，所述过渡层的组分包括Ti和Cr中至少一种。过渡层的设计可提高金属双极板表面防护涂层的结合可靠性，非晶碳层导电性和耐腐蚀性良好，且能解决金属双极板表面氧化导致导电性变差的问题，最终能够使金属双极板的平均腐蚀电流密度小于0.03μA/cm2(恒电位极化0.6V下保持24小时)、界面接触电阻小于2mΩ·cm2(1.4MPa下)。 ......

基本信息

专利类型:
发明专利
申请/专利号:
CN202210311073.7
申请日期:
2022-03-28
专利申请人:
中国科学院兰州化学物理研究所
分类号:
H01M8/0202
发明/设计人:
尚伦霖，张广安，勾荣年，李东山，曹学乾
权利要求: 1.一种用于金属双极板的防护涂层，其特征在于，所述防护涂层覆盖于金属双极板基体表面；所述防护涂层包括过渡层和非晶碳层，所述非晶碳层覆盖于所述过渡层，所述过渡层与金属双极板基体结合，其中，所述过渡层的组分包括Ti和Cr中至少一种，所述非晶碳层中含有导电碳颗粒组分。2.根据权利要求1所述的防护涂层，其特征在于，所述过渡层厚度为80～120nm，所述非晶碳层的厚度为70～800nm。3.根据权利要求1所述的防护涂层，其特征在于，所述过渡层采用磁控溅射金属靶制备，所述非晶碳层采用电弧蒸发石墨靶制备。4.根据权利要求1所述的防护涂层，其特征在于，所述金属双极板的材质包括不锈钢或钛。5.一种如权利要求1～4任意一项所述的防护涂层的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将待处理金属双极板置于真空腔体中，所述真空腔体中内设有电弧蒸发石墨靶和磁控溅射金属靶；将所述待处理金属双极板用所述磁控溅射金属靶处理，得到含过渡层的第一金属双极板，所述磁控溅射金属靶包括Ti靶或Cr靶；将所述第一金属双极板用所述电弧蒸发石墨靶处理，得到含导电碳颗粒的非晶碳层，其中，所述非晶碳层和所述过渡层构成所述防护涂层，所述防护涂层覆盖于所述待处理金属双极板。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述将待处理金属双极板用所述磁控溅射金属靶处理之前，包括：对所述待处理金属双极板进行加热，所述加热的目标温度为120～170℃。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对所述待处理金属双极板进行加热之后，包括：通入氩气进行等离子体刻蚀；所述氩气的第一流量为100～200sccm；进行所述等离子体刻蚀时，所述待处理金属双极板上施加的偏压为-180～-250V。8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述将所述待处理金属双极板用所述磁控溅射金属靶处理时，所述真空腔体的压力为3×10-1～8×10-1pa，进行所述磁控溅射金属靶时，所述待处理金属双极板上施加的偏压为-20～-80V。9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述将所述第一金属双极板用电弧蒸发石墨靶处理时，通入氩气和设置所述电弧蒸发石墨靶电流和偏压，所述氩气的第二流量为250～400sccm，所述电弧蒸发石墨靶的电流为90～110A，进行所述电弧蒸发石墨靶时，所述待处理金属双极板上施加的偏压为-20～-100V。10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述Ti靶或所述Cr靶的纯度＞99.7％，所述石墨靶的纯度＞99.9％。