一种氢燃料电池用复合双极板及其低电阻化方法与流程

本发明涉及双极板，特别涉及一种氢燃料电池用复合双极板及其低电阻化方法。

背景技术：

1、双极板作为燃料电池的核心部件，在燃料电池中具有分配气体、导电、导热、排水等重要作用，而其性能很大程度取决于流场结构，且现在的双极板整体都是由金属组成，重量较大，且现在的双极板电阻较高，导致双极板的导电性能无法达到最优，且双极板在使用过程中，是与燃料电池中的流体接触的，导致双极板长时间时候后容易出现腐蚀的现象，为此，我们提出一种氢燃料电池用复合双极板及其低电阻化方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种氢燃料电池用复合双极板及其低电阻化方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种氢燃料电池用复合双极板，包括：

3、塑料层，所述塑料层为双极板的主体层；

4、导电层，所述导电层用于双极板进行导电；

5、加强层，所述加强层设置于导电层的外部；

6、防护层，所述防护层设置于双极板的表面。

7、优选的，所述导电层包括第一金属化层和第二金属化层，所述第一金属化层设置于塑料层的顶端，所述第二金属化层设置于塑料层的底端。

8、优选的，所述加强层包括第一镀层和第二镀层，所述第一镀层设置于第一金属化层的顶端，所述第二镀层设置第二金属化层的底端。

9、优选的，所述防护层包括第三镀层和第四镀层，所述第三镀层设置于第一镀层的顶端，所述第四镀层设置于第二镀层的底端。

10、优选的，所述塑料层的耐高温强度大于90℃，所述塑料层的材料为聚碳酸酯、聚砜醚、聚苯硫醚、聚醚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚醚酮、聚偏氟乙烯、聚苯醚、聚甲醛、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚氯三氟乙烯和酚醛树脂中的其中一种或多种，所述塑料层的厚度为0.10mm-0.25mm。

11、优选的，所述第一金属化层和第二金属化层的材质为铜、镍、石墨、铬、钴和铁中的一种或多种，所述金属化层和第二金属化层的厚度为25-100μm。

12、优选的，所述第一镀层和第二镀层的材质为铜，所述第一镀层和第二镀层的厚度为10-20μm。

13、优选的，所述第三镀层和第四镀层的材质为镍、钴、铬和铁的一种或多种，所述第三镀层和第四镀层的厚度为1-10μm。

14、本发明还提供了一种氢燃料电池用复合双极板的低电阻化方法，包括以下步骤：

15、步骤一：根据所需尺寸加工制得塑料层；

16、步骤二：在塑料层的顶端和底端进行金属化加工，得到第一金属化层和第二金属化层；

17、步骤三：在第一金属化层和第二金属化层的表面进行电镀加工，得到第一镀层和第二镀层；

18、步骤四：在第一镀层和第二镀层的表面进行电镀加工，得到第三镀层和第四镀层，同时制得复合双极板。

19、优选的，所述第三镀层和第四镀层的表面粗糙度小于等于0.200μm，所述步骤四制得的复合双极板的接触电阻小于等于3mω•cm-2，所述步骤四制得的复合双极板塔菲尔自腐蚀电流密度小于等于1μa•cm-2。

20、本发明的技术效果和优点：

21、本发明利用塑料层来替代纯金属板，使得双极板整体重量降低，从而降低了燃料电池的惯性负载，轻量化设计减少了电池系统的质量和惯性，降低了能源转换过程中的损耗，提高了系统的工作效率，同时较轻的双极板减少了电池组件的机械应力，有助于减轻材料的疲劳和磨损，从而有助于延长氢燃料电池的使用寿命；

22、本发明利用第一镀层和第二镀层的设置，通过纯铜设置的第一镀层和第二镀层增加了双极板的导电性能，减少了双极板的电阻，使得双极板可以更有效的传导电流，同时在电流传导过程中，减少了能量的损失，使得燃料电池的能源转换效率更高，同时还会减少电池内部的热量积累和机械应力，从而降低了材料的疲劳和损伤，延长了氢燃料电池的使用寿命；

23、本发明利用第三镀层和第四镀层的设置，增强了双极板的耐蚀性和耐磨性，减少了双极板在氢燃料电池中受到腐蚀和磨损的程度，从而延长了双极板的使用寿命，同时可以保持双极板表面的光洁度和完整性，防止因腐蚀和磨损导致的表面不均匀和微观缺陷，降低电池内部电流通过时的能量损失，同时还会减少因腐蚀和磨损引起的故障损坏，降低了维护和修理的频率和成本。

技术特征：

1.一种氢燃料电池用复合双极板，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池用复合双极板，其特征在于，所述导电层包括第一金属化层（102）和第二金属化层（103），所述第一金属化层（102）设置于塑料层（101）的顶端，所述第二金属化层（103）设置于塑料层（101）的底端。

3.根据权利要求2所述的一种氢燃料电池用复合双极板，其特征在于，所述加强层包括第一镀层（104）和第二镀层（105），所述第一镀层（104）设置于第一金属化层（102）的顶端，所述第二镀层（105）设置第二金属化层（103）的底端。

4.根据权利要求3所述的一种氢燃料电池用复合双极板，其特征在于，所述防护层包括第三镀层（106）和第四镀层（107），所述第三镀层（106）设置于第一镀层（104）的顶端，所述第四镀层（107）设置于第二镀层（105）的底端。

5.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池用复合双极板，其特征在于，所述塑料层（101）的耐高温强度大于90℃，所述塑料层（101）的材料为聚碳酸酯、聚砜醚、聚苯硫醚、聚醚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚醚酮、聚偏氟乙烯、聚苯醚、聚甲醛、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚氯三氟乙烯和酚醛树脂中的其中一种或多种，所述塑料层（101）的厚度为0.10mm-0.25mm。

6.根据权利要求2所述的一种氢燃料电池用复合双极板，其特征在于，所述第一金属化层（102）和第二金属化层（103）的材质为铜、镍、石墨、铬、钴和铁中的一种或多种，所述金属化层（102）和第二金属化层（103）的厚度为25-100μm。

7.根据权利要求3所述的一种氢燃料电池用复合双极板，其特征在于，所述第一镀层（104）和第二镀层（105）的材质为铜，所述第一镀层（104）和第二镀层（105）的厚度为10-20μm。

8.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池用复合双极板，其特征在于，所述第三镀层（106）和第四镀层（107）的材质为镍、钴、铬和铁的一种或多种，所述第三镀层（106）和第四镀层（107）的厚度为1-10μm。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种氢燃料电池用复合双极板的低电阻化方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种氢燃料电池用复合双极板的低电阻化方法，其特征在于，所述第三镀层（106）和第四镀层（107）的表面粗糙度小于等于0.200μm，所述步骤四制得的复合双极板的接触电阻小于等于3mω•cm-2，所述步骤四制得的复合双极板塔菲尔自腐蚀电流密度小于等于1μa•cm-2。

技术总结
本发明公开了一种氢燃料电池用复合双极板及其低电阻化方法，包括塑料层、导电层、加强层、防护层，塑料层为双极板的主体层，导电层用于双极板进行导电，加强层设置于导电层的外部，防护层设置于双极板的表面。本发明利用塑料层来替代纯金属板，使得双极板整体重量降低，从而降低了燃料电池的惯性负载，轻量化设计减少了电池系统的质量和惯性，降低了能源转换过程中的损耗，提高了系统的工作效率，同时较轻的双极板减少了电池组件的机械应力，有助于减轻材料的疲劳和磨损，从而有助于延长氢燃料电池的使用寿命。

技术研发人员：廖磊华,吕建钢,王凤林,冯海权,王建
受保护的技术使用者：广州众山精密科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/29