[01924543]金属表面耐蚀导电碳基涂层技术

成果简介

作为一种清洁、高效、绿色的氢能能源发电新技术，质子交换膜燃料电池（PEMFCs）备受关注，在新能源汽车、深海探测、空天等领域应用前景广阔。然而，在电池严苛酸性工作介质中，PEMFCs核心组件-金属双极板极易发生腐蚀失效和表面钝化导电能力下降，影响其输出效率和寿命。非晶碳基涂层具有优异的高硬度、低摩擦耐磨损、良好化学惰性，调控工艺可实现，可由多种真空镀膜技术在低温下，实现涂层导电-绝缘大范围剪裁、大面积均匀的规模制备，被认为是解决金属双极板表面导电耐蚀问题的有效途径。

本项目通过自主研制的高离化磁控溅射PVD装备，调控等离子体放电与工艺参数，实现了涂层精细结构和物化性能的有效调控，在不同金属极板表面，制备出了牢靠结合、大面积均匀、兼具高导电和优异耐腐蚀的碳基功能防护涂层材料。在PEMFCs模拟环境下，涂层的测试指标优于美国能源部发布数值，显著提高燃料电池输出性能及使用寿命。目前，团队可实现金属双极板耐蚀导电涂层材料的沉积装备-工艺开发-技术应用的成套产业化成果转化能力。

技术优势

1.自主装备：研制的高功率脉冲磁控溅射技术，具有高离化、放电稳定、高沉积速率、维护简单特点，易于实现碳基涂层的性能调控和大面积均匀制备；

2.特色思路：基于等离子体放电的理论与诊断分析，深入理解涂层沉积原理，反馈优化设计，大幅缩短涂层研发周期；

3.低温制备：在室温~100℃，可在各种金属、合金基体表面制备结合力强、内应力小、导电性好，耐腐蚀强的碳基涂层；

4.性能优异：碳基涂层性能指标：厚度2~1000nm，膜基结合力大于20N，室温接触电阻<1mΩcm ，模拟电池液环境下（0.5M H PO +5ppm HF, 80℃），试样腐蚀电流密度<0.1μA/cm ，且经模拟电池液30h测试后，接触电阻<5 mΩcm 。

应用市场

1.直接应用于车用燃料电池电堆的制造，锂离子电池极板的表面处理等；

2.在电子信息产业的各种接插件方面，可替代电镀金、银，如电脑插排等高端接插件的表面处理技术；

3.解决岛礁及舰船上电接触器等关键部件的长期稳定工作问题；

4.应用到电解水制氢行业，制造电极板，解决电极板寿命短、成本高等问题；

5.其他需要高导电耐腐蚀的部件和系统。