1.一种金属双极板,其特征在于,所述金属双极板包括:
金属基板;
碳基涂层,所述碳基涂层沉积在所述金属基板上,且所述碳基涂层包括依次沉积的至少两层碳膜;
其中,每层所述碳膜为激光脉冲沉积碳膜、磁控溅射沉积碳膜、多弧离子镀沉积碳膜、化学气相沉积碳膜中的任一种;
所述碳基涂层包括激光脉冲沉积碳膜、磁控溅射沉积碳膜、多弧离子镀沉积碳膜、化学气相沉积碳膜中的至少两种碳膜。
2.根据权利要求1所述的金属双极板,其特征在于,所述金属双极板还包括:
耐腐蚀涂层,所述耐腐蚀涂层沉积在所述金属基板上,且位于所述金属基板和所述碳基涂层之间;
优选的,所述耐腐蚀涂层的成分包括氮化钛、氮化铬、铬钛氮、氮化钛、碳化铬、钨、镍、铝、铜中的一种或多种;
优选的,所述耐腐蚀涂层的厚度为20nm~5um。
3.根据权利要求1所述的金属双极板,其特征在于,每一层所述碳膜的成分为石墨烯、石墨、非晶碳膜中的任一种。
4.根据权利要求1所述的金属双极板,其特征在于,
所述碳基涂层的厚度为100nm-5μm;和/或
所述碳基涂层中的每层所述碳膜的厚度为5nm-1μm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的金属基板的制备方法,其特征在于,所述金属双极板的涂层结合力为48-55n;和/或
所述金属双极板的接触电阻为0.7-2.2mω·cm2;和/或
所述金属双极板的腐蚀电位为305-365mv;和/或
所述金属双极板的腐蚀电流为5.0×10-8-2.3×10-7a/cm2。
6.权利要求1~5任一项所述的金属双极板的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
预处理:对金属基板进行预处理;
沉积碳基涂层:采用激光脉冲沉积方法、分子束外延沉积方法、磁控溅射沉积方法、多弧离子镀沉积方法、化学气相沉积方法中的至少两种沉积方法在所述金属基板上依次沉积至少两层碳膜;
优选的,所述预处理的步骤,包括:
第一次预处理步骤:对金属基板依次进行除油处理、抛光处理、清洗处理、干燥处理;
第二次预处理步骤:对金属基板进行表面离子溅射和刻蚀活化处理;
优选的,采用偏压磁控多弧离子镀膜设备对所述金属基板进行表面离子溅射和刻蚀活化处理;
优选的,所述第二次预处理的步骤,具体为:将金属基板送入真空室后,将真空室的真空度抽至1×10-3~5×10-3pa;将金属基板加热至150~300℃;向所述真空室中通入惰性气体,使所述真空室的气压维持在0.05-1pa;在-200~-1000v的偏压下,对金属基板进行表面离子溅射和刻蚀活化处理3-15min。
7.根据权利要求6所述的金属双极板的制备方法,其特征在于,在所述预处理的步骤之后、在沉积碳基涂层的步骤之前,还包括:
沉积耐腐蚀涂层的步骤:在金属基板上沉积耐腐蚀涂层;
优选的,所述沉积耐腐蚀涂层的步骤,包括:
将预处理后的金属基板置于真空室中,并将真空室的真空度抽至1.5×10-3~3×10-3pa;
将所述金属基板的温度加热至150~700℃;
向真空室中通入惰性气体或氮气;
打开金属靶,在-100~-600v的偏压下,对金属基板进行离子溅射,在金属基板上沉积耐腐蚀涂层。
8.根据权利要求6或7所述的金属双极板的制备方法,其特征在于,所述沉积碳基涂层的步骤均在真空室中进行;其中,在所述沉积碳基涂层的步骤中:
若采用激光脉冲沉积方法沉积碳膜时:将真空室的真空度抽至5×10-4~3×10-3pa,将真空室内的温度加热至300-500℃,开启激光器进行激光脉冲沉积;优选的,靶基距离为5-8cm;优选的,激光波长为230-300nm,功率为180-220mj,频率为10-30hz;优选的,沉积时间为15-60min;
若采用磁控溅射沉积方法沉积碳膜时:先将真空室的真空度抽至1.5×10-3~3×10-3pa后,再通入300-650sccm的惰性气体或氮气,进行磁控溅射沉积碳膜;优选的,溅射电流为3-20a、溅射偏压为-100~-600v;优选的,金属基板的温度为80~500℃;优选的,沉积时间为15min-3h;
若采用多弧离子镀沉积方法沉积碳膜时:先将真空室中的真空度抽至2×10-3~9×10-3pa,再通入50-500sccm的惰性气体或氮气,进行多弧离子镀沉积碳膜;优选的,溅射电流为10-200a、溅射偏压为-80~-600v;优选的,金属基板的温度为80~450℃;优选的,沉积时间为60s-45min。
9.根据权利要求8所述的金属双极板的制备方法,其特征在于,若采用化学气相沉积方法沉积碳膜时,包括如下步骤:
将真空室的真空度抽至3×10-3~5×10-3pa;
通入稀释气体,流量设定为400-600sccm;
调节真空室内的气压为0.8-1.0kpa;
开启等离子体电源,使稀释气体起辉,电离产生等离子体;
通入5-10sccm的碳源气体,调整真空室内的气压为3-5kpa,进行碳膜的沉积;
优选的,所述稀释气体为氢气;
优选的,化学气相沉积方法的沉积时间3-20min;
优选的,采用化学气相沉积碳膜时,金属基板的温度为450-750℃。
10.一种燃料电池,其特征在于,所述燃料电池包括权利要求1-5任一项所述的金属双极板。