用于PEMFC的多弧離子鍍TiN膜鈦基雙極板的制備及性能研究.pdf

1、能源與環(huán)境日益成為人們關(guān)心的話題,電動汽車的發(fā)展尤為引人關(guān)注。發(fā)展電動汽車的關(guān)鍵是新能源裝置的研發(fā)。燃料電池作為一種新型能源裝置,具有清潔高效的特點。雙極板作為質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)的核心部件之一,在燃料電池中起著支撐,集流,導(dǎo)電,隔離分配反應(yīng)氣體的作用。這就要求雙極板具有一定的機械強度,良好的導(dǎo)電性和加工性能,以及良好的耐腐蝕性能,還有較低的成本。目前PEMFC雙極板主要采用石墨材料和金屬材料。石墨材料具有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能

2、,其密度小,耐腐蝕,抗氧化,被認為是理想的雙極板材料。但是石墨的機械性能較差,流場加工成本高,因此石墨的成本很高。雙極板作為PEMFC的重要組成部分,據(jù)研究報道,其重量已達到燃料電池重量的80％,成本占電堆總成本的45％,影響著PEMFC的推廣和應(yīng)用。金屬雙極板不存在強度方面的問題,雖然金屬密度比石墨大,但是金屬材料的高強度、易加工的特征使得金屬板可以做得比石墨體積小很多。其次,金屬板本身具有良好的導(dǎo)電性,加工成本低等使得金屬板具有良好

3、的應(yīng)用前景。
　　 本文采用多弧離子鍍膜技術(shù)在鈦金屬表面鍍一層TiN膜,提高雙極板的耐腐蝕性能和導(dǎo)電性。通過改變N2氣壓、負偏壓等不同條件下制備TiN薄膜,通過薄膜表面形貌觀察,表面物相測定,接觸電阻測定,電化學(xué)性能測定,探索性能最好的沉積工藝,提高鈦金屬雙極板的接觸電性能、電化學(xué)性能和電池實際運行性能。
　　 研究發(fā)現(xiàn)通過多弧離子鍍膜技術(shù)在鈦金屬表面鍍一層TiN膜,可以有效提高雙極板的耐腐蝕性能和導(dǎo)電性能。研究發(fā)現(xiàn),鍍