质子交换膜燃料电池双极板材料研究进展

介绍了质子交换膜燃料电池双极板,着重介绍了质子交换膜燃料电池双极板的选材:金属材料,石墨材料,石墨/树脂复合材料,纤维增强石墨/树脂复合材料,对质子交换膜燃料电池双极板的选材做出了展望。

基于运动控制卡的燃料电池双极板涂胶系统

为了提高燃料电池双极板的密封工序的装配效率和装配质量,开发设计了一套基于运动控制卡的涂胶控制系统。在分析了双极板的密封工艺后,构建了设备的机械结构和工作流程,设计了控制系统的硬件结构、软件架构、功能模块及人机交互界面,利用控制板卡的位置比较功能实现了涂胶功能。该控制系统提高了燃料电池双极板的装配效率和装配质量,满足了自动化生产的需求。

质子交换膜燃料电池双极板累积成形研究

质子交换膜燃料电池双极板是关键部件之一,具有隔离和均匀分配反应气体、收集导出电流、串联各单电池等功能,大概占电池组质量的80%,是影响电池组性价比的主要原因之一。提出了针对微型双极板累积成形新方法,介绍了其工作原理。在此基础上,以蛇形流道为例,利用ABAQUS模拟软件研究其成形规律,获得了不同垂直压下量的板厚分布和减薄率情况。结果显示成形后的板料厚度变化呈倒U形,中间区域较均匀;随着垂直压下量的增大,板料的厚度减薄愈大,而且在流道的起点和终点段的厚度变化较大。累积成形过程中成形力变化为U形,成形力最大处在下压量的起始点,模拟与实验吻合度较好,验证了累计成形的可行性。

不锈钢双极板用C/Cr复合薄膜原位石墨化调控

为了在不锈钢双极板上沉积导电耐蚀的防护型薄膜,采用等离子体增强化学气相沉积复合磁控溅射技术,以温度为变量,在304不锈钢表面沉积掺铬类石墨(Cr-GLC)多层薄膜,并进行原位石墨化调控。实验结果表明,随着制备温度升高,薄膜有一定石墨化倾向,薄膜接触电阻降低,自腐蚀电位升高,薄膜与基体结合良好。395℃制备的Cr-GLC薄膜接触电阻低至17 mΩ·cm~2,自腐蚀电位为173.3 mV,具有良好的综合性能。

CrN和CrNiN涂层在模拟质子交换膜燃料电池环境中的电化学性能及疏水性能

用闭合场非平衡磁控溅射离子镀在304不锈钢表面沉积CrN和CrNiN涂层。采用X射线衍射和场发射扫描电镜表征涂层的结构和形貌。采用电化学测试、界面接触电阻测试以及疏水性测试等方法,研究两种不同涂层在模拟质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)环境下的电化学腐蚀性能、界面接触电阻以及疏水性能。结果表明:CrN涂层主要包含CrN和Cr2N相,CrNiN涂层中CrN和Cr2N相较少,Ni在CrNiN涂层中以单质形式存在;动态极化测试表明涂层的耐蚀性能较好,其中CrNiN涂层的耐蚀性能较CrN涂层差,恒电位极化测试表明CrN和CrNiN涂层的电流密度相当;CrN和CrNiN涂层都显著降低了304不锈钢的界面接触电阻,其中CrN涂层的接触电阻最小;CrNiN涂层疏水性能优于CrN涂层,更有利于质子交换膜燃料电池中的水管理。