質(zhì)子交換膜燃料電池金屬雙極板表面改性研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)具有能量轉(zhuǎn)化效率高、室溫快速啟動、操作溫度低等特點(diǎn)，在交通運(yùn)輸和便攜電源方面具有廣闊的應(yīng)用前景。雙極板是質(zhì)子交換膜燃料電池的重要多功能組件。采用金屬雙極板代替?zhèn)鹘y(tǒng)的加工石墨材料，可以降低成本，提高質(zhì)子交換膜燃料電池的體積能量密度和功率密度。不銹鋼是目前廣泛研究的雙極板材料之一，但不足的耐蝕性和較高的接觸電阻仍滿足不了質(zhì)子交換膜燃料電池大規(guī)模商業(yè)化的要求，性能有待于進(jìn)一步提高。 本文以304不銹

2、鋼和鍍鉻的304不銹鋼為研究對象，通過0.05mol/LH2S04+2mg/LF的溶液，操作溫度為70℃，持續(xù)通入氫氣/空氣的方法來模擬質(zhì)子交換膜燃料電池的陽極/陰極工作環(huán)境。通過對樣品進(jìn)行動電位和恒電位極化掃描以及接觸電阻的測量，從耐蝕性和導(dǎo)電性兩方面對304不銹鋼和鍍鉻的304不銹鋼進(jìn)行了評價。為了進(jìn)一步降低材料成本，對純鐵、10號和45號鋼進(jìn)行了固相滲鉻，觀察了表面形貌，并測量了其電化學(xué)性能和電性能。 結(jié)果表明，304

3、不銹鋼在模擬PEMFC環(huán)境中具有較好的耐腐蝕性，但在PFMFC陽極和陰極電極電位極化后接觸電阻明顯增加；鍍鉻的304不銹鋼在模擬PEMFC環(huán)境中的耐腐蝕性和表面導(dǎo)電性均優(yōu)于基體，且在模擬陰極環(huán)境中更耐腐蝕；滲鉻后，在純鐵的表面形成了鐵鉻合金，在碳鋼表面形成了Cr<,23>C<,6>、Cr<,7>C<,3>、Cr<,2>C的鉻碳化合物相。滲鉻后試樣的接觸電阻值明顯降低，基本能滿足PEMFC雙極板在電性能方面的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，但耐腐蝕性還有待提高