质子交换膜燃料电池中TA1双极板的表面改性研究

中国腐蚀与防护学报

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质子交换膜燃料电池中TA1双极板的表面改性研究

韩月桐,张鹏超,史杰夫,李婷,孙俊才

大连海事大学

Surface modification research of TA1 bipolar plate in proton exchange membrane fuel cell

全文: PDF(408 KB)

摘要: 双极板的导电性能、耐腐蚀性能和疏水性能是影响PEMFC工作效率的重要因素。针对TA1金属双极板，本论文采用双辉光等离子方法制备出表面Zr改性层（Zr-TA1）。研究了改性层的微观结构和性能，Zr改性层厚度约为3μm且表面平整致密。在模拟PEMFC阴/阳极环境下，动/恒电位极化测试表明Zr-TA1的自腐蚀电位明显升高，腐蚀电流密度降低了1-2个数量级。Zr改性层提高了TA1的疏水性能，其接触角由TA1双极板的71? 提高到Zr-TA1的94?。经改性的双极板在140N cm-2的装配压力下，接触电阻由117.3mΩ cm2降低到了15.5mΩ cm2，极大地提高了样品的表面导电性能。

关键词 ：质子交换膜燃料电池, Ti双极板, Zr改性层, 接触电阻, 耐腐蚀性能

Abstract：The work efficiency of proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) is primarily affected by the electrical conductivity, corrosion resistance and hydrophobicity of bipolar plate. Zr coating (Zr-TA1) is prepared by double glow plasma method for TA1 metal bipolar plate. The microstructure and properties of the modified layer are studied. Moreover, the thickness of Zr coating is about 3 μm and the surface of coating is smooth and compact. The potentiodynamic/potentiostatic polarization curves are measured in the cathodic and anodic environments of PEMFC, which shows that the corrosion potential of Zr-TA1 is increased significantly and the corrosion current density is decreased by 1-2 orders of magnitude. Furthermore, the hydrophobicity of TA1 is improved by Zr coating and the water contact angle is increased from 71? (TA1) to 94? (Zr-TA1). In addition, the contact resistance of Zr-TA1 (under the compaction pressure of 140 N cm-2) is decreased from 117.3 mΩ cm2 to 15.5 mΩ cm2, greatly improving the surface conductivity of sample.

Key words： proton exchange membrane fuel cell Ti bipolar plate Zr coating interfacial contact resistance corrosion resistance

收稿日期: 2020-01-14

基金资助:国家重点研发计划课题：金属双极板涂层改性材料与改性技术

通讯作者: 孙俊才

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韩月桐张鹏超史杰夫李婷孙俊才. 质子交换膜燃料电池中TA1双极板的表面改性研究[J]. 中国腐蚀与防护学报, .

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https://www.jcscp.org/CN/Y0/V/I/0

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