PEMFC中氮化物覆蓋層的制備及酸性環(huán)境中耐蝕性能研究.pdf

1、雙極板是質(zhì)子交換膜燃料電池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)重要組成部件,占電池堆總重量的80％、總成本的45%,其性能直接影響燃料電池輸出功率及使用壽命。具有良好導(dǎo)電性、機(jī)械加工性、耐腐蝕性,是理想雙極板的要求。
　　金屬雙極板由于具有良好的導(dǎo)電性、機(jī)械加工性、成本低等優(yōu)點(diǎn),成為雙極板材料的首選。但金屬雙極板在PEMFC工作環(huán)境下耐蝕能力較差,產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物不僅會(huì)污染質(zhì)子交換膜和

2、催化劑使電池壽命降低,還會(huì)產(chǎn)生較大接觸電阻使PEMFC內(nèi)阻增大,導(dǎo)致燃料電池整體性能下降。通過查閱大量相關(guān)文獻(xiàn)表明電火花沉積涂層改善金屬表面性能,是解決上述問題的有效方法。
　　本文采用電火花沉積技術(shù)在304SS表面沉積與304SS基體呈冶金結(jié)合的TiN、TiCN、Ti/TiN、Ti/TiCN涂層,采用JSM6480型掃描電鏡、島津6000XRD對(duì)沉積涂層形貌、結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,利用電化學(xué)工作站測定了改性前后304SS在模擬PEMFC

3、酸性環(huán)境中的耐蝕性能,并于800℃空氣中測試其高溫抗氧化性能。
　　掃描電鏡(SEM)顯示出涂層表面致密呈潑濺狀,單點(diǎn)形貌為中心凹陷周圍微隆的飛濺物,可觀察到少量微裂紋。XRD測試表明沉積涂層由基體相和氮化物相組成。模擬PEMFC酸性工作環(huán)境中的耐蝕測試中,動(dòng)電位極化表明沉積的氮化物涂層的腐蝕電位明顯提高,腐蝕電流密度較304SS降低了1個(gè)數(shù)量級(jí);阻抗譜顯示304SS、氮化物涂層高頻區(qū)均呈現(xiàn)完整容抗弧,低頻區(qū)出現(xiàn)1/4容抗弧,說明