质子交换膜燃料电池钛基双极板多弧离子镀TiN膜的腐蚀行为

为了增强钛金属双极板的耐腐蚀性能,通过多弧离子镀膜技术在钛基双极板表面镀一层TiN,对薄膜的表面形貌,晶体结构与耐腐蚀性能之间的关系进行研究。结果表明:镀有TiN膜样品的耐腐蚀性能比未镀膜样品的有明显提高,其腐蚀电流密度最低可达201μA/cm2。测试其动电位极化曲线和恒电位极化曲线发现,样品的耐腐蚀性能与薄膜的晶体结构以及表面颗粒和孔洞有密切的关系。适当的晶体择优取向有利于提高样品的耐腐蚀性能,而表面的颗粒和孔洞对样品的长期耐腐蚀性有很大影响。通过能谱分析发现,腐蚀后的样品表面发生了氧化。

钛双极板表面原位生成TiN涂层的性能研究

目的降低钛合金表面的接触电阻,提高其抗腐蚀性能。方法 TA2纯钛表面进行活化后,原位反应生成TiN涂层。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析表面形貌和成分,使用直流表面电阻和界面接触电阻(ICR)来评价涂层的导电性,在模拟质子交换膜燃料电池(PEMFC)环境中测试其抗腐蚀性能。结果经过TiN处理后的TA2纯钛双极板表面致密,其生长方式为沿(111)晶面择优生长。在750℃反应2 h获得的试样的直流表面电阻和ICR电阻最低,抗腐蚀性能最佳。压力为120N/cm^2时,电阻率稳定在6.7 m?/cm^2。在模拟PEMFC环境中的表面腐蚀电流为0.816μA/cm^2,经过恒电位扫描后的SEM显示,其表面完整,H2气氛中涂层界面完整,空气气氛中出现较多点蚀。结论在TA2纯钛表面原位反应生成TiN涂层有助于提高基体表面的抗腐蚀性和导电性。

GO-PTFE-C涂层改性Ti金属板的防腐性能研究

目的提高钛金属板的抗腐蚀性能。方法采用水热浸渍两道工序在Ti双极板上制备GO-PTFE-C复合改性涂层。使用0.1 mol/L葡萄糖溶液作为碳源,在170℃+10 h条件下,于反应釜中完成碳涂层制备。对获得的涂层进行热处理,浸渍5%(质量分数)的聚四氟乙烯(PTFE)溶液和不同浓度氧化石墨烯(GO)的混合悬浮液后,在350℃热处理得到涂层。采用傅氏转换红外线光谱分析仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析表面形貌和成分,选取三电极体系并利用电化学工作站(CHI 660e)表征改性前后双极板电化学性能,在模拟质子交换膜燃料电池(PEMFC)环境中测试其抗腐蚀性能。结果与单一的碳涂层相比,GO-PTFE表面具有更多的C=O官能团,同时由于聚四氟乙烯表面的F与含氧官能团的氧原子电子云的诱导效应,涂层附着力明显提高。其中,采用5%PTFE+3 g/L GO浸渍的涂层的腐蚀电流密度和接触角分别为0.008μA/cm^2和103.6°,恒电位极化测试(0.6 V和-0.1 V)显示,涂层的腐蚀电流密度均低于1μA/cm^2。结论以碳涂层为基体,浸渍GO和PTFE的混合液后,制备所得的钛基双极板在PEMFC的双极板中显示出巨大的应用前景。