专利名称：一种提高燃料电池用镀碳化铬不锈钢双极板耐蚀性的方法
技术领域：
本发明属于质子交换膜燃料电池技术领域，尤其涉及不锈钢双极板，特别涉及表面镀有碳化铬涂层的不锈钢双极板。
背景技术：
双极板是燃料电池关键部件之一，它一般包括极板和流场。现有技术中，为解决薄层不锈钢双极板在PEMFC环境下存在的腐蚀问题，有对薄层不锈钢双极板进行表面改性处理的方法。国内外公开的文献中，这方面的研究集中在贵金属镀层和利用多弧镀膜技术制备导电涂层上。碳化物涂层由于具有诸多优点已在质子交换膜燃料电池双极板的表面改性中应用，但由于制备技术的限制，该膜层总存在一些微孔，导致改性后双极板的耐蚀性还存在一定的问题。因此，提高镀碳化物不锈钢双极板在电池环境下的耐蚀性，又不影响其电性能是本领域的一个需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高镀碳化铬不锈钢双极板耐蚀性的方法。本发明的技术方案是一种提 高质子交换膜燃料电池镀碳化铬不锈钢双极板耐蚀性的方法，包括将镀碳化铬不锈钢双极板进行脱油、脱脂处理和钝化处理，其特征在于所述钝化处理是将经过脱油、脱脂处理的碳化铬不锈钢双极板置于CeCl3+H202的钝化液中处理，然后冲洗、吹干得到钝化后的镀碳化铬不锈钢双极板。本发明所述一种提高燃料电池用镀碳化铬不锈钢双极板耐蚀性的方法，其特征在于所述CeCl3+H202的钝化液中CeCl3的浓度范围为5g/L 9g/L ；H202的浓度范围为
9.79mmol/L 58. 76mmol/L。本发明所述一种提高燃料电池用镀碳化铬不锈钢双极板耐蚀性的方法，其特征在于所述钝化处理的钝化液的温度为20°C 30°C。本发明所述一种提高燃料电池用镀碳化铬不锈钢双极板耐蚀性的方法，其特征在于所述镀碳化铬不锈钢双极板在钝化液中钝化处理的时间为15min 25min。本发明具有如下有益效果1、经本发明处理后镀碳化铬不锈钢双极板在模拟质子交换膜燃料电池阴阳极环境中的腐蚀电流密度显著降低。2、本发明仅对不锈钢双极板表面镀膜进行钝化处理，不改变极板的主体，因而不影响其机械强度。3.本发明利用含稀土离子的溶液对镀碳化铬不锈钢双极板进行钝化，制备工艺简单，加工成本低，对降低质子交换膜燃料电池双极板的生产成本、加速其商业化进程具有重要的实际意义。4.本发明使用的化学钝化液不含有毒、有害离子，不会造成污染。5.本发明具有广泛的应用前景。将镀膜后的不锈钢双极板直接在溶液进行简单钝化，能显著提高不锈钢双极板的耐蚀性，可批量生产，对即将进入商业市场的燃料电池而言，具有广阔的应用前景。本发明适用于低温燃料电池用镀膜不锈钢双极板的表面改性，特别适用质子交换膜燃料电池薄层镀碳化铬不锈钢双极板的表面改性。
本发明有附图二幅，其中图1是用本发明的方法改性处理的镀碳化铬不锈钢双极板和不做钝化处理的镀碳化铬不锈钢双极板在模拟电池阳极环境(温度80°C，腐蚀液0. 5mol/LH2S04+2ppmF_溶液，连续通H2)中的极化曲线对比图。图2是用本发明的方法改性处理的镀碳化铬不锈钢双极板和不做钝化处理的镀碳化铬不锈钢双极板在模拟电池阴极环境(温度80°C，腐蚀液0. 5mol/LH2S04+2ppm F_溶液，连续通空气)中的极化曲线对比图。
附图中，黑色矩形点的曲线是未经过处理的镀碳化铬不锈钢双极板的极化曲线，其余曲线，均是采用本发明的方法钝化处理后的镀碳化铬不锈钢双极板的极化曲线。
具体实施例方式钝化液为CeCl3+H202钝化液，钝化液中CeCl3的浓度范围为5g/L 9g/L，H2O2的浓度范围为9. 79mmol/L 58. 76mmol/L。钝化液的温度为20°C 30°C。处理时间为15min 25min。镀碳化铬不锈钢双极板的前处理将镀碳化铬的不锈钢双极板先放入装有无水乙醇中超声处理5min，再放入丙酮溶液中超声清洗5min，取出用去离子水清洗后吹干。实施例1前处理后的镀碳化铬不锈钢双极板在30°C的5g/L CeCl3+58. 76mmol/L H2O2的钝化液中，钝化25min，取出后用去离子水冲洗干净并吹干。将用本方法处理过的镀碳化铬不锈钢双极板和没用本方法处理过的镀碳化铬不锈钢双极板在模拟电池环境中做极化实验，实验在80°C的0. 5mol/L H2S04+2ppm F_溶液中进行，阳极环境下的实验向溶液连续通H2，阴极环境下的实验向溶液连续通空气，极化曲线如图1和图2。结果显示碳化铬不锈钢双极板经本发明的方法处理后耐蚀性显著提高。实施例2与实施例1不同之处在于钝化液的组成改变为7g/L CeCl3+9. 79mmol/L H2O2，溶液温度控制在25° C，钝化时间维持在25min，取出后用去离子水冲洗干净并吹干。将用本方法处理过的镀碳化铬不锈钢双极板和没用本方法处理过的镀碳化铬不锈钢双极板在模拟电池环境中做极化实验，实验在80°C的0. 5mol/L H2S04+2ppm F_溶液中进行，阳极环境下的实验向溶液连续通H2，阴极环境下的实验向溶液连续通空气，极化曲线如图1和图2。结果显示碳化铬不锈钢双极板经本发明的方法处理后耐蚀性显著提高。实施例3与实施例1、2不同之处在于钝化液的组成改变为9g/L CeCl3+9. 79mmol/L H2O2，溶液温度控制在30° C，钝化时间是20min，取出后用去离子水冲洗干净并吹干。做与实施例1、2相同的实验，结果显示碳化铬不锈钢双极板经本发明的方法处理后耐蚀性显著提高。实施例4与实施例1、2、3不同之处在于
钝化液的组成改变为9g/L CeCl3+29. 37mmol/L H2O2，溶液温度控制在20° C，钝化时间是25min，取出后用去离子水冲洗干净并吹干。做与实施例1、2相同的实验，结果显示碳化铬不锈钢双极板经本发明的方法处理后耐蚀性显著提高。
权利要求
1.一种提高燃料电池用镀碳化铬不锈钢双极板耐蚀性的方法，包括将镀碳化铬不锈钢双极板进行脱油、脱脂处理和钝化处理，其特征在于所述钝化处理是将经过脱油、脱脂处理的碳化铬不锈钢双极板置于CeCl3+H202的钝化液中处理，然后冲洗、吹干得到钝化后的镀碳化铬不锈钢双极板。
2.按照权利要求1所述一种提高燃料电池用镀碳化铬不锈钢双极板耐蚀性的方法，其特征在于所述CeCl3+H202的钝化液中CeCl3的浓度范围为5g/L 9g/L ；H202的浓度范围为9. 79mmol/L 58. 76mmol/L。
3.按照权利要求1所述一种提高燃料电池用镀碳化铬不锈钢双极板耐蚀性的方法，其特征在于所述钝化处理的钝化液的温度为20°C 30°C。
4.按照权利要求1所述一种提高燃料电池用镀碳化铬不锈钢双极板耐蚀性的方法，其特征在于所述镀碳化铬不锈钢双极板在钝化液中钝化处理的时间为15min 25min。
全文摘要
一种提高燃料电池用镀碳化铬不锈钢双极板耐蚀性的方法，包括将镀碳化铬不锈钢双极板进行脱油、脱脂处理和钝化处理，其特征在于所述钝化处理是将经过脱油、脱脂处理的碳化铬不锈钢双极板置于CeCl3+H2O2的钝化液中处理，然后冲洗、吹干得到钝化后的镀碳化铬不锈钢双极板。本发明的有益效果是能显著提高不锈钢双极板的耐蚀性能。同时，改性工艺简单，加工成本低，钝化液无污染且对双极板的机械性能没有影响，对加速商业化进程具有重要的实际意义。
文档编号H01M8/02GK103060783SQ201210593260
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者黄乃宝, 梁成浩, 于宏, 王宏宇, 段晓明 申请人:大连海事大学