不同涂層鈦雙極板的性能參數?




在鈦表面涂覆一層導電耐蝕涂層,可以有效避免鈦雙極板表面氧化膜的生成, 達到極板性能要求。涂層除了具有耐蝕性和優良的導電性外,還需要與基體具有良好的結合強度,同時由于 PEMFC 的溫度會在室溫和 80 ℃ 左右變換,需要涂層和基體材料具有相近的熱膨脹系數,以避免涂層在溫度變換過程中產生分層和裂紋,從而失去對材料的保護作用。

常用的涂層主要分為 2 類,即金屬基涂層( 貴金屬、金屬碳/氮化物) 和碳基涂層 ( 石墨、導電聚合物、無定型碳等) 。




不同涂層鈦雙極板的性能參數

雙極板作為氫燃料電池的重要組成部分,對電池性能、成本和耐久性有決定性作用。當前制約氫燃料電池商業化推廣的 2 個重要問題是成本和耐久性,而極板材料、流場加工及極板涂層制備工藝一定程度上決定了雙極板的成本。

石墨和碳基復合材料在性能上已經不能滿足氫燃料電池的要求,金屬材料現已成為氫燃料電池雙極板的主流材料。此外,高功率一直是氫燃料電池的追求目標,金屬材料中鈦及鈦合金密度低、比強度高,在氫燃料電池中具有優良的耐蝕性,可以明顯降低雙極板重量和體積,從而顯著提升電池的質量比功率和體積比功率,且鈦及鈦合金在長期服役運行過程中產生的腐蝕產物對質子交換模和催化劑的毒性較弱,有利于提升電池運行的穩定性和耐久性。

鈦雙極板表面制備的金屬碳 /氮化物和無定型碳涂層綜合性能優越,具有較高的研究和應用價值,然而這些涂層易出現針孔缺陷等,因此目前研究的主要目標是提升涂層致密性、膜基結合強度和涂層表面導電性。此外涂層還應具有良好疏水性,以促進反應生成水的排出。

要滿足這些綜合性能, 對涂層的結構設計和組織成分提出了更高要求。涂層結構組織的復合化和納米化可以一定程度提升涂層致密性、耐蝕性、導電性,增強鈦極板服役穩定性和可靠性,是今后發展的主要方向。

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