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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
摘要
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(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
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引用本文:
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, .
链接本文:
https://www.jcscp.org/CN/Y0/V/I/0
[1]
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
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