專利名稱：：用于燃料電池的具有M/MN_x和MO_yN_z層的不銹鋼隔板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于燃料電池的不銹鋼隔板及其制造方法，更具體地，涉及一種用于燃料電池的具有金屬/金屬氮化物層和金屬氮氧化合物層的不銹鋼隔板及其制造方法。
背景技術(shù)：
：隔4反和MEA(membraneelectrodeassembly,膜電才及纟且4牛)是燃并牛電池的主要組成部分，并且所述隔板執(zhí)行各種功能，諸如，作為MEA和氣體擴(kuò)散層(GDL)的結(jié)構(gòu)支撐，采集和傳輸電流，傳輸和去除反應(yīng)氣體和反應(yīng)產(chǎn)物，傳輸用于消除反應(yīng)熱的水冷卻劑等等。因此，隔板材料需要具有極好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性、氣密性、化學(xué)穩(wěn)定性等等。一般來(lái)說(shuō)，石墨基材料以及由樹脂和石墨混合物構(gòu)成的復(fù)合石墨材料被用作隔板材料。但是，石墨基材料的強(qiáng)度和氣密性低于金屬材料，并且當(dāng)被應(yīng)用于制造隔板時(shí)，其制造成本較高且生產(chǎn)率較低。近來(lái)，人們積極研制金屬隔板，以克月l石墨基隔板的這些問(wèn)題。當(dāng)用金屬材料制成隔板時(shí)，在下述方面存在很多優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)隔板厚度的減小可以實(shí)現(xiàn)燃^F電池堆的體積和重量的減小，以及可以通過(guò)沖壓等過(guò)程生產(chǎn)隔板，這便于隔板的大量生產(chǎn)。但是，在這種情況下，金屬材料可能在燃料電池的使用期間被腐蝕，導(dǎo)致MEA的污染和燃料電池堆的性能降低，并且由于燃料電池的長(zhǎng)期使用會(huì)在金屬材料的表面上形成厚的氧化膜，導(dǎo)致燃料電池內(nèi)阻增大。不銹鋼、鈦合金、鋁合金、鎳合金等被推薦為燃料電池的隔板的候選材料。在這些材料中，不銹鋼由于其較低的價(jià)格和良好的抗腐蝕性而受到關(guān)注，但是仍需要進(jìn)一步提高其抗腐蝕性和導(dǎo)電性。參照?qǐng)Dl,日本專利特許/^開申請(qǐng)No.2003-277133/>開了一種在金屬隔4板上的鈍化膜2中散布相對(duì)便宜的碳粉3以提高金屬隔板的導(dǎo)電性的技術(shù)。但是，當(dāng)將所公開的這種燃料電池應(yīng)用于車輛時(shí)，由于車輛行駛時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)等使碳粉3傾向于分離，并且，在未經(jīng)合適的預(yù)處理的情況下，金屬隔板的不銹鋼1表現(xiàn)出高接觸電阻，使得難以使用所述用于燃料電池的隔板。參照?qǐng)D2,日本專利特許公開申請(qǐng)No.2000-353531公開了一種通過(guò)鈦的高溫氮化作用在不銹鋼1上形成氮化鈦薄膜2的技術(shù)。但是，由于此過(guò)程需要長(zhǎng)周期的處理，并且必須在真空下進(jìn)行，因此難以構(gòu)成批量生產(chǎn)過(guò)程并且制造成本高。
發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明是考慮到傳統(tǒng)技術(shù)的上述問(wèn)題而提出的，并且本發(fā)明的一方面是提供一種用于燃料電池的具有優(yōu)異的導(dǎo)電性和抗腐蝕性的不銹鋼隔板。本發(fā)明的另一方面是提供這種不銹鋼隔板的制造方法。技術(shù)方案根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，通過(guò)提供一種用于燃料電池的不銹鋼隔板可以實(shí)現(xiàn)上述和其它方面，所述不銹鋼隔板包括不銹鋼片；在不銹鋼片表面上的包括金屬/金屬氮化物膜(M/MNX)(0.5<x《l)的第一涂布層；以及包括金屬氮氧化合物膜(MOyNz)(0.05《y《2,0.25《z《1.0)的第二涂布層。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，一種用于燃料電池的不銹鋼隔板的制造方法包括在氬氣氣氛中，用金屬靶進(jìn)行濺射以形成第一涂布層的金屬膜；在氬氣和氮?dú)獾幕旌蠚夥罩校M(jìn)行濺射以形成第一涂布層的金屬氮化物膜(當(dāng)形成包括多層金屬/金屬氮化物膜(M/MNX)的第一涂布層時(shí)，在交替氬氣氣氛以及氬氣和氮?dú)獾幕旌蠚夥盏耐瑫r(shí)重復(fù)濺射)；以及在氮?dú)夂脱鯕獾幕旌蠚夥罩?，進(jìn)行濺射以在第一涂布層上形成包括金屬氮氧化合物膜(MOyNz)的第二涂布層。根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，一種用于燃料電池的不銹鋼隔板的制造方法包括在氬氣氣氛中，用金屬靶進(jìn)行濺射以形成第一涂布層的金屬層(M);在氬氣和氮?dú)獾幕旌蠚夥罩校M(jìn)行濺射以形成第一涂布層的金屬氮化物膜(MN)(當(dāng)形成包括多層金屬/金屬氮化物膜(M/MN)的第一涂布層時(shí)，在交替氬氣氣氛以及氬氣和氮?dú)獾幕旌蠚夥盏耐瑫r(shí)重復(fù)'賊射)；以及在氧氣氣氛中，熱處理具有包括金屬/金屬氮化物膜(M/MN)的第一涂布層的不銹鋼片，以通過(guò)熱氧化或等離子體氧化形成第二涂布層，所述熱氧化或等離子體氧化將最外層的金屬氮化物膜的一部分轉(zhuǎn)化為金屬氮氧化合物膜(MOyNj。有益效果根據(jù)本發(fā)明的不銹鋼隔板表現(xiàn)出優(yōu)異的抗腐蝕性、導(dǎo)電性和相對(duì)于氣體擴(kuò)散層(GDL)的接觸特性。另外，用于根據(jù)本發(fā)明的不銹鋼隔板的表面涂布方法避免金屬離子在不銹鋼隔板的使用期間被洗脫，由此防止電解質(zhì)膜和電極被污染，并因此保證了燃料電池優(yōu)異的長(zhǎng)期性能。此外，用于根據(jù)本發(fā)明的不銹鋼隔板的表面涂布方法防止在不銹鋼隔板的使用期間在涂布層上產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致燃料電池具有高電阻的氧化物，由此防止燃料電池的內(nèi)阻增大，并因此保證了燃料電池優(yōu)異的長(zhǎng)期性能。圖l是包括鈍化膜和導(dǎo)電粉末的傳統(tǒng)金屬隔板的視圖。圖2是另一種傳統(tǒng)金屬隔板的視圖，所述金屬隔板具有形成在其表面上的氮化鈦膜。圖3是圖示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的不銹鋼隔板的制造方法的流程圖。圖4至圖7是圖3所示的各個(gè)步驟中的不銹鋼隔板的剖面圖。圖8是接觸電阻測(cè)試器的剖面圖，所述接觸電阻測(cè)試器用于測(cè)試根據(jù)本發(fā)明的不銹鋼隔板的接觸電阻。圖9是描述在距利用實(shí)例制成的各個(gè)不銹鋼隔板的第二涂布層的表面10nm深度處，腐蝕電流與[O/N]的原子比之間的關(guān)系的圖表。圖10是描述在距利用實(shí)例制成的各個(gè)不銹鋼隔板的第二涂布層的表面10nm深度處，接觸電阻與的原子比之間的關(guān)系的圖表。圖11是描述在距利用實(shí)例制成的各個(gè)不銹鋼隔板的第二涂布層的表面50nm深度處，接觸電阻與的原子比之間的關(guān)系的圖表。圖12是描述在距利用實(shí)例制成的各個(gè)不銹鋼隔板的第二涂布層的表面100nm深度處(接近第一接觸層和第二接觸層的分界面)，接觸電阻與的原子比之間的關(guān)系的圖表。圖13是描述在模擬燃料電池環(huán)境中實(shí)例4的接觸電阻與時(shí)間的關(guān)系的圖表。圖14是描述實(shí)例4和對(duì)比性實(shí)例1的燃料電池性能的評(píng)估結(jié)果的圖表，其中，在對(duì)燃料電池作用恒定電流(lA/cm2)后，測(cè)量實(shí)例4和對(duì)比性實(shí)例1中的燃料電池電壓。具體實(shí)施例方式圖3是圖示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的不銹鋼隔板的制造方法的流程圖，4至圖7是圖3所示的各個(gè)步驟中的不銹鋼隔板的剖面圖。為了制造根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的不銹鋼隔板，如圖4所示，首先準(zhǔn)備不銹鋼片(S310)。在此實(shí)施例中，不銹鋼片400是奧氏體不銹鋼，諸如易于在市場(chǎng)中獲得的SUS316L0.2t等。盡管在圖4中示出的不銹鋼片400在其表面上沒(méi)有薄膜，但是不銹鋼片400的表面上可具有鈍化膜。作為選擇，可以通過(guò)蝕刻從不銹鋼片400的表面上完全除去鈍化膜，或者可通過(guò)蝕刻從鈍化膜中選擇性地除去鐵和鎳成分。此外，考慮到與隨后的涂布層的結(jié)合力，可使不銹鋼片400的表面具有預(yù)定的粗糙度。執(zhí)行該操作是為了保證隨后的涂布正常地進(jìn)行，并且該操作可包括利用酸性或堿性的脫脂劑從不銹鋼片400的表面中除去雜質(zhì)。然后，如圖5所示，在不銹鋼片的表面上形成第一涂布層405(1)(S320)。第一涂布層405(1)包括金屬膜(M)410(1)和金屬氮化物膜(MNJ420(1)。這里，在形成第一涂布層的過(guò)程期間，雜質(zhì)不可避免地#1加入到第一涂布層中。第一涂布層405(1)的金屬膜(M)可以選自導(dǎo)電性和抗腐蝕性優(yōu)異的過(guò)渡金屬，優(yōu)選地，選自Cr(鉻)，Ti(鈦)和Zr(鋯)。第一涂布層405(1)可通過(guò)諸如濺射或電弧離子鍍的物理氣相沉積來(lái)形成，但是本發(fā)明不限于這些過(guò)程。在本實(shí)施例中，用Cr作為第一涂布層405(1)的金屬，利用反應(yīng)濺射過(guò)程來(lái)形成第一涂布層405(1),從而保證涂布表面的優(yōu)良的物理特性和易于控制的過(guò)程。在這點(diǎn)上，應(yīng)該注意，可以用其它過(guò)渡金屬替代Cr作為第一涂布層405(1)的金屬，并且，可以用其它過(guò)程替代濺射。再次參照?qǐng)D5，用Cr作為賊射靶以形成第一涂布層405(1)。優(yōu)選地，Cr靶是由99.999%或純度更高的Cr形成的高純度靶。為了形成第一涂布層405(1),利用裝載在濺射腔中的不銹鋼片400和Cr靶，在氬氣氣氛中進(jìn)行濺射以在不銹鋼片400的表面上形成鉻膜(相當(dāng)于圖5中的410(1))。鉻膜410(1)的厚度可在5~500nm的范圍內(nèi)。接著，作為一個(gè)連續(xù)的過(guò)程，通過(guò)向腔中的氬氣(Ar)中額外地供應(yīng)氮?dú)?N2),在鉻膜410(1)上形成氮化鉻膜(CrN)420(1)。此時(shí)，氮化鉻膜420(1)可具有與鉻膜410(1)相同或相近的厚度。當(dāng)形成鉻膜410(1)時(shí)，在氬氣氣氛中進(jìn)行濺射，當(dāng)形成氮化鉻膜420(1)時(shí)，在氬氣和氮?dú)獾幕旌蠚夥罩羞M(jìn)行濺射。接著，如圖6所示，通過(guò)在腔中在氬氣氣氛中再次進(jìn)行濺射而在氮化鉻膜420(1)上形成鉻膜410(2),并且，通過(guò)在氬氣和氮?dú)獾幕旌蠚夥罩性俅芜M(jìn)行賊射而在鉻膜410(2)上形成氮化鉻膜420(2)。照這樣，通過(guò)重復(fù)形成鉻膜/氮化鉻膜的過(guò)程而形成第一涂布層405(n)(S330)。參照?qǐng)D6，第一涂布層405(n)包括總計(jì)n層鉻/氮化鉻膜。這里，構(gòu)成第一涂布層405(n)的鉻/氮化鉻膜的數(shù)量為2~200層，優(yōu)選地為5~100層。這樣，為了通過(guò)防止在第一涂布層405(n)中形成通孔來(lái)提高抗腐蝕性的目的，通過(guò)沉積多層鉻/氮化鉻膜來(lái)形成第一涂布層405(n)。此外，交替地沉積鉻膜和氮化鉻膜而不是形成具有單層鉻膜410或單層氮化鉻膜420的第一涂布層405(a)的原因是防止當(dāng)僅沉積鉻膜410時(shí)所產(chǎn)生抗腐蝕性降低，并且防止當(dāng)僅沉積氮化4各膜420時(shí)所產(chǎn)生的導(dǎo)電性降低。在按上述方法形成的第一涂布層405(n)中，優(yōu)選地單層鉻/氮化鉻膜的厚度在第一涂布層405(n)的總厚度的1/2001/60的范圍內(nèi)。最后，如圖7所示，在第一涂布層405(n)上形成第二涂布層430(S340)。第二涂布層430是金屬氮氧化合物膜(MOyNz),并且厚度大于Onm小于等于100nm,優(yōu)選地為10100nm(0.05<y《2,0.25《z<1.0)。在形成第一涂布層之后，通過(guò)向腔中同時(shí)供應(yīng)氮?dú)?N2)和氧氣(02)以便連續(xù)地進(jìn)行濺射來(lái)形成金屬氮氧化合物膜(MOyNz)。或者，可通過(guò)氧氣的擴(kuò)散替代沉積來(lái)形成金屬氮氧化合物膜(MOyNz)。換言之，金屬氮氧化合物膜(MOyNz)可通過(guò)熱氧化或等離子體氧化來(lái)形成，通過(guò)熱氧化或等離子體氧化，在氧氣氣氛中熱處理其上形成有第一涂布層405的不銹鋼片，以使氧氣擴(kuò)散入金屬氮化物膜中。優(yōu)選地，在300900。C下進(jìn)行熱氧化。為了保證簡(jiǎn)易的過(guò)程和金屬氮氧化合物膜(MOyNz)430的優(yōu)良的特性，優(yōu)選地，在形成第一涂布層后，通過(guò)連續(xù)濺射形成金屬氮氧化合物膜(MOyNz)430。換言之，在形成第一涂布層405后，當(dāng)在氮?dú)夂脱鯕獗还?yīng)到腔中的狀態(tài)下通過(guò)連續(xù)地進(jìn)行濺射形成金屬氮氧化合物膜(MOyNz)時(shí)，形成金屬氮氧化合物膜(CrOyNz),以增加朝向第一涂布層405的表面供應(yīng)的氧濃度。在本實(shí)施例中，當(dāng)形成第一涂布層450(l)405(n)和第二涂布層430時(shí)，利用氬氣。但是，本發(fā)明不限于此，也可以利用諸如氦氣(He)、氖氣(Ne)等任何惰性氣體。此時(shí)，當(dāng)?shù)诙坎紝拥暮穸葹?00nm時(shí)，在距第二涂布層表面515nm深度處的的原子比為0.2-8，并且，鑒于良好的導(dǎo)電性，優(yōu)選地，在距其表面4555nm深度處的的原子比為0.5或小于0.5。構(gòu)成第二涂布層430的金屬氮氧化合物膜(CrOyNz)表現(xiàn)出優(yōu)良的抗腐蝕性和與金屬氮化物膜420相近的導(dǎo)電性。僅當(dāng)金屬氮氧化合物膜(CrOyNz)的厚度為如上所述的100nm或小于100nm時(shí)，才可以獲得金屬氮氧化合物膜(CrOyNz)的這些特性。當(dāng)金屬氮氧化合物膜(CrOyNz)的厚度超過(guò)lOOnm時(shí)，不論其導(dǎo)電性多好，金屬氮氧化合物膜(CrOyNz)的導(dǎo)電性也會(huì)降低到所需值以下。通過(guò)上述本發(fā)明的方法制造的用于燃料電池的不銹鋼隔板具有10mQcm2或小于10mQcm2的4妄觸電阻和1/iA/cm2或小于1/iA/cn!的腐蝕電流。不銹鋼隔板的這些數(shù)值滿足能源部(DOE)建議的標(biāo)準(zhǔn)水平，即接觸電阻設(shè)置為10mQcm2或小于10mQcm2,腐蝕電流設(shè)置為1//A/cn1或小于1/iA/cm2。在下文中，將參照實(shí)例進(jìn)行描述，在所述實(shí)例中，通過(guò)4艮據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法制造的用于燃料電池的不銹鋼隔板具有優(yōu)異的導(dǎo)電性和抗腐蝕性。細(xì)節(jié)，因此本文省略對(duì)其的描述。1.實(shí)例和對(duì)比性實(shí)例<實(shí)例>在下述條件下，使用4各靶和可從J&L公司獲得的PVD(PhysicalVaporDeposition，物理氣相沉積)'踐射系統(tǒng)涂布316L不銹鋼基體。表1示出各個(gè)實(shí)例的涂布條件表1<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>在襯底溫度為200°C、等離子體功率為2.9kW的情況下，當(dāng)沉積CrNx/CrOyNz時(shí)，氬氣流量保持在30sccm,但是，如表1所示，當(dāng)沉積CrOyNz時(shí)，氧氣流量或氧氣和氮?dú)獾牧髁恳灶A(yù)定比率變化。在各個(gè)實(shí)例中，第一涂布層通過(guò)在Cr/CrNx涂布條件之間交替時(shí)進(jìn)行25次濺射形成為約ljim厚。在實(shí)例1中，第二涂布層形成為約50nm厚，并且，在實(shí)例2至5中的每一個(gè)中，第二涂布層形成為約100nm厚。<對(duì)比性實(shí)例>在下述條件下，使用鉻靶和可從J&L公司獲得的PVD濺射系統(tǒng)涂布316L不銹鋼基體。表2示出各個(gè)對(duì)比性實(shí)例的涂布條件表2<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>過(guò)在Cr/CrNx涂布條件之間交替時(shí)進(jìn)行25次濺射形成為約lpm厚。在對(duì)比性實(shí)例l中，第二涂布層形成為約50nm厚，并且，在對(duì)比性實(shí)例2中，第二涂布層形成為約120nm厚。2.特性的測(cè)量(1)利用AES(Augerelectronspectroscopy,俄歇電子能譜)測(cè)量取決于第二涂布層厚度的成分比述實(shí)例制造的各個(gè)不銹鋼隔板第二涂布層厚度的氧O與氮N的成分比。(2)測(cè)量接觸電阻(導(dǎo)電性)圖8是接觸電阻測(cè)試器的剖面圖，所述接觸電阻測(cè)試器用于測(cè)量根據(jù)本發(fā)明的不銹鋼隔板的接觸電阻。參照?qǐng)D8，為了通過(guò)測(cè)量不銹鋼片500的接觸電阻來(lái)獲得電池組件的優(yōu)化參數(shù)，使用修改的Davies方法測(cè)量不銹鋼(SS)和兩張?zhí)技堉g的接觸電阻。基于測(cè)量四線電流電壓的原理，通過(guò)接觸電阻測(cè)試器(可從Zahner公司獲得，型號(hào)No,IM6)測(cè)量接觸電阻。通過(guò)在頻率為10kHz至lOmHz范圍內(nèi)的情況下，以恒定電流4莫式向測(cè)量耙作用2A的直流電流和0.2A的交流電流來(lái)進(jìn)行4妄觸電阻的測(cè)量。碳紙為可從SGL公司獲得的10BB。在接觸電阻測(cè)試器50中，樣品500被放置在兩張?zhí)技?20和與電源530及電壓檢測(cè)器540都連接的銅板510之間。安置完樣品500后，通過(guò)使用電源530(可從Zahner公司獲得，型號(hào)No.IM6)向樣品500提供2A直流電流/0.2A交流電流來(lái)測(cè)量電壓。然后，利用調(diào)壓器(型號(hào)No.5566，可從Instron公司獲得，壓縮保持測(cè)試)從接觸電阻測(cè)試器50的兩個(gè)銅板510壓縮樣品500、碳紙520和銅板510,以形成堆疊結(jié)構(gòu)。使用調(diào)壓器，將50150N/cm2的壓力施加到接觸電阻測(cè)試器50上。ii測(cè)量表1和表2中所示的本發(fā)明實(shí)例和對(duì)比性實(shí)例的樣品500,即不4秀鋼片的"f妄觸電阻。(3)測(cè)量腐蝕電流使用EG&GModelNo.273A的作為腐蝕電流測(cè)試器測(cè)量根據(jù)本發(fā)明的不銹鋼片的腐蝕電流。在PEFC(PolymerElectrolyteFuelCell,高分子電解質(zhì)燃料電池)的模擬環(huán)境下進(jìn)行耐腐蝕性測(cè)試。在80。C下用作為蝕刻溶液的O.IN硫酸十2ppm氫氟酸浸過(guò)根據(jù)本發(fā)明的不銹鋼片樣品后，對(duì)其進(jìn)行1小時(shí)的氮?dú)夤呐?，然后在相?duì)于SCE(SaturatedCalomelElectrode,飽和甘汞電極)的-0.25VlV的開路電壓(OCV)下測(cè)量其腐蝕電流。此外，在相對(duì)于SCE的-0.24V的PEFC陽(yáng)極環(huán)境下和在相對(duì)于SCE(相對(duì)于NHE(normalhydrogenelectrode,標(biāo)準(zhǔn)氬電極)的0.9)的0.658V的PEFC陰極環(huán)境下測(cè)量物理特性。這里，基于在燃料電池環(huán)境的陰極環(huán)境中在相對(duì)于SCE(相對(duì)于NHE的0.9)的0.658V時(shí)的腐蝕電流數(shù)據(jù)評(píng)估所測(cè)量的特性。陽(yáng)極環(huán)境是這樣的環(huán)境，在其中氫在穿過(guò)MEA時(shí)分裂為氫離子和電子，陰極環(huán)境是這樣的環(huán)境，在其中氧在穿過(guò)MEA后與氫離子結(jié)合生成水。如上所述，由于陰極環(huán)境具有高電勢(shì)并且正是腐蝕環(huán)境，因此陰極環(huán)境更適于測(cè)試抗腐蝕性。此外，不銹鋼片在相對(duì)于SCE(相對(duì)于NHE的0.9)的0.658V下，最好具有滿足DOE標(biāo)準(zhǔn)的1)uA/cn!或小于1//A/cm2的腐蝕電流。3.特性測(cè)量的結(jié)果和分析圖9是描述在距利用實(shí)例和對(duì)比性實(shí)例制成的各個(gè)不銹鋼隔板的第二涂布層的表面10nm深度處，腐蝕電流與的原子比之間的關(guān)系的圖表。這里，腐蝕電流的目標(biāo)值設(shè)置為符合DOE標(biāo)準(zhǔn)的1/iA/cm2。參照?qǐng)D9,當(dāng)距第二涂布層的表面10nm深度處的原子比約為0.2或大于0.2時(shí)，腐蝕電流令人滿意地接近目標(biāo)值，但是，當(dāng)?shù)脑颖刃∮?.2時(shí)，腐蝕電流偏離目標(biāo)值。圖10是描述在距利用實(shí)例和對(duì)比性實(shí)例制成的各個(gè)不銹鋼隔板的第二涂布層的表面10nm深度處，接觸電阻與的原子比之間的關(guān)系的圖表。這里，接觸電阻的目標(biāo)值設(shè)置為符合DOE標(biāo)準(zhǔn)的10mQcm2。參照?qǐng)D10，當(dāng)距第二涂布層的表面10nm深度處[O/N]的原子比約為8或小于8時(shí)，接觸電阻令人滿意地接近目標(biāo)值，但是，當(dāng)?shù)脑颖瘸^(guò)8時(shí)，4妄觸電阻偏離目標(biāo)1直。圖11是描述在距利用實(shí)例制成的各個(gè)不銹鋼隔板的第二涂布層的表面50nm深度處，接觸電阻與的原子比之間的關(guān)系的圖表。接觸電阻的目標(biāo)值也i殳置為符合DOE標(biāo)準(zhǔn)的10mQcm2。參照?qǐng)D11,當(dāng)距第二涂布層的表面50nrn深度處的原子比約為0.5或小于0.5時(shí)，接觸電阻令人滿意地接近目標(biāo)值。當(dāng)?shù)脑颖瘸^(guò)0.5時(shí)，4姿觸電阻偏離目標(biāo)值。圖12是描述在距利用實(shí)例制成的各個(gè)不銹鋼隔板的第二涂布層的表面100nm深度處(接近第一接觸層和第二接觸層的分界面)，接觸電阻與的原子比之間的關(guān)系的圖表。參照?qǐng)D12,當(dāng)約100nm深度處的原子比大于0時(shí)，接觸電阻偏離目標(biāo)值。換言之，應(yīng)該理解，在距第二涂布層的表面100nm深度處不存在氧元素對(duì)導(dǎo)電性有利。通過(guò)這些結(jié)果可以了解，第二涂布層的厚度最好為100nm或小于100nm。圖13是描述在模擬燃料電池環(huán)境中實(shí)例4的接觸電阻與時(shí)間的關(guān)系的圖表。向在80。C下浸入O.IN硫酸十2ppm氫氟酸溶液的不銹鋼隔板作用相對(duì)于SCE(相對(duì)于NHE的0.9)的0.658V的電勢(shì)之后，以預(yù)定的時(shí)間間隔測(cè)量才妄觸電阻。參照?qǐng)D13,盡管所述接觸電阻從浸漬前的9.1mQcn!到1500小時(shí)后的約9.3mQcm2,增加了約2.2%，但是接觸電阻小于目標(biāo)值10mQcm2，表示經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間后實(shí)例4的不銹鋼隔板具有優(yōu)良的特性。圖14是描述實(shí)例4和對(duì)比性實(shí)例1的燃料電池性能的評(píng)估結(jié)果的圖表。在此圖表中，在對(duì)各個(gè)燃料電池作用恒定電流(lA/cn1)后，測(cè)量實(shí)例4和對(duì)比性實(shí)例1中的燃料電池電壓。參照?qǐng)D14，實(shí)例4和對(duì)比性實(shí)例1最初都具有0.625V的高電壓。但是，在1500小時(shí)后，對(duì)比性實(shí)例1的電壓連續(xù)降至0.578V，但是實(shí)例4的電壓即使在1500小時(shí)后也為0.623V,表示包含本發(fā)明的不銹鋼隔板的燃料電池的優(yōu)良特性可長(zhǎng)時(shí)間保持。1權(quán)利要求1.一種用于燃料電池的不銹鋼隔板，其包括不銹鋼片；在所述不銹鋼片表面上的包括金屬/金屬氮化物膜M/MNx的第一涂布層，其中0.5≤x≤1；以及包括金屬氮氧化合物膜MOyNz的第二涂布層，其中0.05≤y≤2，0.25≤z≤1.0。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼隔板，其中，所述不銹鋼片的所述表面處于選自下述狀態(tài)的一種狀態(tài)，在所述不銹鋼片的所述表面上形成鈍化膜的表面狀態(tài)，通過(guò)蝕刻從所述表面上完全除去所述鈍化膜的表面狀態(tài)，以及通過(guò)蝕刻從所述鈍化膜中選擇性地除去鐵和鎳成分的表面狀態(tài)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼隔板，其中，所述第一涂布層包括多層金屬/金屬氮化物膜M/MN。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的不銹鋼隔板，其中，多層鉻/氮化鉻膜的數(shù)量為2-200。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼隔板，其中，所述第一涂布層的所述金屬/金屬氮化物膜M/MN包括與所述不銹鋼片接觸的所述金屬膜M和與所述第二涂布層接觸的所述金屬氮化物膜MN。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼隔板，其中，在所述第一涂布層和所述第二涂布層中的金屬膜M選自鉻、鈦和鋯中的至少一種。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼隔板，其中，在所述第一涂布層和所述第二涂布層中的金屬膜M選自過(guò)渡金屬的一種。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼隔板，其中，所述金屬/金屬氮化物膜包括鉻/氮化鉻膜。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼隔板，其中，所述金屬氮氧化合物膜包括CrOyNz，其中0.05《y<2,0.25<z《1.0。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼隔板，其中，所述第二涂布層的厚度為10100nrn。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼隔板，其中，當(dāng)所述第二涂布層的厚度為100nm時(shí)，在距所述涂布層的表面515nm深度處0/N的原子比為0.2-8。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼隔板，其中，當(dāng)所述第二涂布層的厚度為lOOnm時(shí)，在距所述涂布層的表面45~55nm深度處O/N的原子比為0.5或小于0.5。13.—種通過(guò)賊射制造根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于燃料電池的不銹鋼隔板的方法，其包括在氬氣氣氛中，用金屬靶進(jìn)行'減射以形成第一涂布層的金屬膜；在氬氣和氮?dú)獾幕旌蠚夥罩?，進(jìn)行濺射以形成所述第一涂布層的金屬氮化物膜，其中當(dāng)形成包括多層金屬/金屬氮化物膜M/MNx的所述第一涂布層時(shí)，在交替所述氬氣氣氛以及所述氬氣和氮?dú)獾幕旌蠚夥盏耐瑫r(shí)重復(fù)所述濺射；以及在氮?dú)夂脱鯕獾幕旌蠚夥罩?，進(jìn)行濺射以在所述第一涂布層上形成包括金屬氮氧化合物膜MOyNz的第二涂布層，其中0.05《y《2，0.25<z<1.0。14.一種通過(guò)濺射制造根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于燃料電池的不銹鋼隔板的方法，其包括在氬氣氣氛中，用金屬靶進(jìn)行濺射以形成第一涂布層的金屬層；在氬氣和氮?dú)獾幕旌蠚夥罩校M(jìn)行濺射以形成所述第一涂布層的金屬氮化物膜，當(dāng)形成包括多層金屬/金屬氮化物膜M/MN的所述第一涂布層時(shí)，在交替所述氬氣氣氛以及所述氬氣和氮?dú)獾幕旌蠚夥盏耐瑫r(shí)重復(fù)所述濺射；以及在氧氣氣氛中，熱處理具有包括金屬/金屬氮化物膜M/MN的所述第一涂布層的所述不銹鋼片，以通過(guò)熱氧化或等離子體氧化形成第二涂布層，所述熱氧化或等離子體氧化將最外層的金屬氮化物膜的一部分轉(zhuǎn)化為金屬氮氧化合物膜MOyNz,其中0.05《y<2,0.25《z《1.0。15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的方法，其沖，在所述第一涂布層和所述第二涂布層中的金屬膜M選自鉻、鈦和鋯中的至少一種。16.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的方法，其中，在所述第一涂布層和所述第二涂布層中的金屬膜M選自過(guò)渡金屬的一種。17.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的方法，其中，通過(guò)反應(yīng)濺射過(guò)程進(jìn)行所述賊射。18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，在30090(TC下進(jìn)行所述熱處理。全文摘要本發(fā)明公開一種用于燃料電池的不銹鋼隔板。所述不銹鋼隔板包括不銹鋼片；在不銹鋼片表面上的包括金屬/金屬氮化物膜(M/MN_x)(0.5≤x≤1)的第一涂布層；以及包括金屬氮氧化合物膜(MO_yN_z)(0.05≤y≤2，0.25≤z≤1.0)的第二涂布層。本發(fā)明公開一種不銹鋼隔板的制造方法。文檔編號(hào)H01M8/02GK101682049SQ200880019202公開日2010年3月24日申請(qǐng)日期2008年1月28日優(yōu)先權(quán)日2007年6月20日發(fā)明者全俞鐸,尹甬植,明賢植,樸鐘仁,鄭景友,金恩英申請(qǐng)人:現(xiàn)代Hysco株式會(huì)社