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Residual Stresses and Forming Quality of Metal Bipolar Plates for PEMFC During the Stamping Process
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作者 Zhang Jie Wang Ruichuan Wu Ningpan 《China Petroleum Processing & Petrochemical Technology》 SCIE CAS CSCD 2023年第2期51-64,共14页
Stamping is a critical step in the manufacture of metallic bipolar plates.Typically,residual stress and a spring back effect appear on the bipolar plate after the stamping process,which impacts on the performance and ... Stamping is a critical step in the manufacture of metallic bipolar plates.Typically,residual stress and a spring back effect appear on the bipolar plate after the stamping process,which impacts on the performance and lifetime of the proton exchange membrane fuel cell(PEMFC).The residual stress and spring back behavior which occur as a result of stamping a bipolar plate are investigated in this study.The effects of the punch radius,the die radius,the channel depth,and the clearance between the punch and the die on the residual stress and forming quality of the bipolar plate are examined.The stamping process can be divided into three stages.The high stress area and the middle section residual stress area were selected to study the formation process and to obtain the composition of the residual stress regions.Spring back was mainly related to the position of the fixed end of the sheet and the degree of plastic deformation,and the sheet thickness have increased by 2μm after spring back.Based on the results of finite element analysis,as described by the distribution of residual stress,the formation,the thickness of the middle cross section and the equivalent plastic strain,it was found that all the tool parameters affected the distribution of the residual stress.This research can provide a design reference for the manufacture of metallic bipolar plates based on the stamping process. 展开更多
关键词 PEMFC metallic bipolar plate STAMPING residual stress spring back
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Comparative review of corrosion-resistant coatings on metal bipolar plates of proton exchange membrane fuel cells
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作者 Jiaming Liu Qian Hu +3 位作者 Sandrick Sabola Yue Zhang Biao Du Xianzong Wang 《International Journal of Minerals,Metallurgy and Materials》 SCIE EI CAS 2024年第12期2627-2644,共18页
In the realm of proton exchange membrane fuel cells(PEMFCs),the bipolar plates(BPs)are indispensable and serve pivotal roles in distributing reactant gases,collecting current,facilitating product water removal,and coo... In the realm of proton exchange membrane fuel cells(PEMFCs),the bipolar plates(BPs)are indispensable and serve pivotal roles in distributing reactant gases,collecting current,facilitating product water removal,and cooling the stack.Metal BPs,characterized by outstanding manufacturability,cost-effectiveness,higher power density,and mechanical strength,are emerging as viable alternatives to traditional graphite BPs.The foremost challenge for metal BPs lies in enhancing their corrosion resistance and conductivity under acidic conditions,necessitating the application of various coatings on their surfaces to ensure superior performance.This review summarizes and compares recent advancements in the research of eight distinct types of coatings for BPs in PEMFCs,including noble metal,carbide,ni-tride,and amorphous carbon(a-C)/metal compound composite coatings.The various challenges encountered in the manufacturing and fu-ture application of these coatings are also delineated. 展开更多
关键词 proton exchange membrane fuel cells metallic bipolar plate coatings corrosion resistance interfacial contact resistance
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Phase orientation improved the corrosion resistance and conductivity of Cr_(2)AlC coatings for metal bipolar plates 被引量:4
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作者 Guanshui Ma Dong Zhang +4 位作者 Peng Guo Hao Li Yang Xin Zhenyu Wang Aiying Wang 《Journal of Materials Science & Technology》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第10期36-44,共9页
In view of the M_(n+1)AX_(n)(MAX)phase coatings benefting the adaptive passivation flm for good corrosion resistance and high electronic density of states for excellent electrical conductivity,here,we reported the Cr_... In view of the M_(n+1)AX_(n)(MAX)phase coatings benefting the adaptive passivation flm for good corrosion resistance and high electronic density of states for excellent electrical conductivity,here,we reported the Cr_(2)Al C MAX phase coatings with different preferred orientations by a homemade technique consisting of vacuum arc and magnetron sputtering.The dependence of surface and interface microstructural evolution upon the corrosion and electrochemical properties of deposited coating was focused.Results showed that all the Cr_(2)Al C coatings with different phase orientations greatly improved the performance of stainless steel(SS)316 L substrate.Specifcally,the lowest value of interface contact resistance(ICR)reached to 3.16 mΩcm^(2)and the lowest corrosion current density was 2×10^(-2)μA cm^(-2),which were much better than those of bare SS316L.The combined studies of electrochemical properties and theoretical calculations demonstrated that the Cr_(2)Al C coatings with preferred(103)orientation were easier to form oxide passivation flm on their surface to increase the corrosion resistance. 展开更多
关键词 M_(n+1)AX_(n)phase coating metal bipolar plate Interface contact resistance Corrosion resistance
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Modelling Anti-Corrosion Coating Performance of Metallic Bipolar Plates for PEM Fuel Cells:A Machine Learning Approach
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作者 Pramoth Varsan Madhavan Samaneh Shahgaldi Xianguo Li 《Energy and AI》 EI 2024年第3期495-512,共18页
Proton exchange membrane(PEM)fuel cells have significant potential for clean power generation,yet challenges remain in enhancing their performance,durability,and cost-effectiveness,particularly concerning metallic bip... Proton exchange membrane(PEM)fuel cells have significant potential for clean power generation,yet challenges remain in enhancing their performance,durability,and cost-effectiveness,particularly concerning metallic bipolar plates,which are pivotal for lightweight compact fuel cell stacks.Protective coatings are commonly employed to combat metallic bipolar plate corrosion and enhance water management within stacks.Conventional methods for predicting coating performance in terms of corrosion resistance involve complex physical-electrochemical modelling and extensive experimentation,with significant time and cost.In this study machine learning techniques are employed to model metallic bipolar plate coating performance,diamond-like-carbon coatings of varying thicknesses deposited on SS316L are considered,and coating performance is evaluated using potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy.The obtained experimental data is split into two datasets for machine learning modelling:one predicting corrosion current density and another predicting impedance parameters.Machine learning models,including extreme gradient boosting(XGB)and artificial neural networks(ANN),are developed,and optimized to predict coating performance attributes.Data preprocessing and hyperparameter tuning are carried out to enhance model accuracy.Results show that ANN outperforms XGB in predicting corrosion current density,achieving an R2>0.98,and accurately predicting impedance parameters with an R2>0.99,indicating that the models developed are very promising for accurate prediction of the corrosion performance of coated metallic bipolar plates for PEM fuel cells. 展开更多
关键词 Fuel cell metallic bipolar plate Coating performance Machine learning Extreme gradient boosting Artificial neural networks
原文传递
Effect of Terminal Design and Bipolar Plate Material on PEM Fuel Cell Performance
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作者 Yue Hung Hazem Tawfik Devinder Mahajan 《Smart Grid and Renewable Energy》 2013年第1期43-47,共5页
Bipolar plates perform as current conductors between cells, provide conduits for reactant gases, facilitate water and thermal management through the cells, and constitute the backbone of a fuel cell stack. Currently, ... Bipolar plates perform as current conductors between cells, provide conduits for reactant gases, facilitate water and thermal management through the cells, and constitute the backbone of a fuel cell stack. Currently, commercial bipolar plates are made of graphite composite because of its relatively low interfacial contact resistance (ICR) and high corrosion resistance. However, graphite composite’s manufacturability, permeability, and durability of shock and vibration are unfavorable in comparison to metals. Therefore, metals have been considered as a replacement material for graphite composite bipolar plates. The main objective of this study is to evaluate the effect of terminal connection design and bipolar plate material on PEM fuel cell overall performance. The study has indicated that single cell performance can be improved by combining terminals into metallic bipolar plates. This terminal design reduces the internal cell resistance and eliminates the need for additional terminal plates. The improved single cell performance by 18% and the increased savings in hydrogen consumption by 15% at the current density of 0.30 A/cm2 was attributed to the robust metal to metal contact between the terminal and the metallic bipolar plates. However, connecting metal terminal directly into graphite bipolar plates did not exhibit similar improvement in the performance of graphite fuel cells because of their brittleness that could have caused damage in the plates and poor contacts. 展开更多
关键词 PEM Fuel CELL metalLIC bipolar plate CELL INTERNAL Resistance TERMINAL Design
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燃料电池金属双极板涂层综述
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作者 杨文斌 唐普洪 张嘉波 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期93-101,共9页
质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种新型的能源装置,双极板是其主要的部件之一。金属双极板在成本和力学性能方面都具有优势,因此逐渐占据市场主流,但是其易腐蚀的特点也影响了燃料电池的性能。从后镀金属双极板、预镀金属双极板和免镀金... 质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种新型的能源装置,双极板是其主要的部件之一。金属双极板在成本和力学性能方面都具有优势,因此逐渐占据市场主流,但是其易腐蚀的特点也影响了燃料电池的性能。从后镀金属双极板、预镀金属双极板和免镀金属双极板3种不同的工艺路线出发,系统总结了相关研究进展。对于不同工艺路线下的不同涂层,通过接触电阻、腐蚀电流和表面形貌等指标进行了评价。发现后镀金属双极板的性能好于预镀金属双极板和免镀金属双极板,但是其工艺路线最复杂,成本最高,而免镀金属双极板工艺最简单,但是其防腐导电性能不能满足DOE2025标准,预镀涂层介于两者之间,是一种过渡的工艺路线。最后,从涂层结构和元素掺杂角度对后镀涂层进行了展望,从涂层晶体结构和涂层材料选择角度对预镀涂层进行了展望,从箔材元素比例、预处理工艺角度对免镀金属双极板进行了展望。综述了燃料电池金属双极板防腐导电性的发展方向,对金属双极板朝着更低的成本和更好的性能方向发展有着重要意义。 展开更多
关键词 腐蚀 金属双极板 预镀涂层 后镀涂层 免镀涂层
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质子交换膜燃料电池服役环境对TA1腐蚀行为的影响
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作者 贾林瀚 杨代军 +2 位作者 明平文 闵峻英 冷宇 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期88-96,共9页
选用纯钛(钛金属牌号TA1)为实验基材,通过动电位、恒电位、电化学阻抗谱(EIS)和模拟工况测试等方法研究了运行环境(温度、pH值、气体氛围)和运行工况(电位和模拟工况时长)对其腐蚀行为的影响,并利用光学显微镜(OM)、能量色散X射线能谱(E... 选用纯钛(钛金属牌号TA1)为实验基材,通过动电位、恒电位、电化学阻抗谱(EIS)和模拟工况测试等方法研究了运行环境(温度、pH值、气体氛围)和运行工况(电位和模拟工况时长)对其腐蚀行为的影响,并利用光学显微镜(OM)、能量色散X射线能谱(EDX)、X射线光电子能谱(XPS)、界面接触电阻(ICR)、接触角和表面粗糙度等测试方法,对不同时长模拟工况测试后TA1基材的表面形貌和性能进行了分析.结果表明,运行环境和运行工况对TA1耐蚀性均有影响,在10 h模拟工况测试后,TA1基材表面氧化层的堆积提高了其耐蚀性,腐蚀电流密度从2.62μA/cm^(2)降至0.94μA/cm^(2);其导电性和疏水性显著降低,与商用碳纸之间的ICR值从31.75 mΩ·cm^(2)增加至333.17 mΩ·cm^(2),接触角从86.28°减小至68.04°. 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 钛金属 金属双极板 腐蚀
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表面热扩渗技术在金属双极板表面改性中的研究进展
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作者 吴新宇 刘瑞良 武昭杰 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第18期1-15,共15页
燃料电池因其环保和资源利用率高等优点近年来备受关注,对改善全球环境具有重要意义。双极板是燃料电池的重要组成部分,目前燃料电池中大多数的双极板为石墨双极板,其厚度大、加工成本高、柔韧性较差,而金属双极板是替代石墨双极板的最... 燃料电池因其环保和资源利用率高等优点近年来备受关注,对改善全球环境具有重要意义。双极板是燃料电池的重要组成部分,目前燃料电池中大多数的双极板为石墨双极板,其厚度大、加工成本高、柔韧性较差,而金属双极板是替代石墨双极板的最佳材料,其易于加工、成本较低。目前对金属双极板表面制备涂层的研究最为广泛,然而大多数涂层方法工艺复杂,容易形成缺陷,且对燃料电池商业化来说过于昂贵,因此可以通过对金属双极板进行热扩渗改性以满足其服役性能。介绍了不同金属双极板的表面改性技术,列出了不同种类的热扩渗改性技术,重点概况了热扩渗工艺以及耐蚀、导电性能。分析结果表明,对于热扩渗工艺,在制备双极板时应选用合适的温度,以减小或消除形变对双极板的影响;制备出均匀、致密且组织单一的热扩渗层可以明显提高金属双极板的性能;在空气和模拟燃料电池溶液环境中形成的氧化膜和钝化膜同样对金属双极板的性能具有重要影响。在金属双极板表面进行热扩渗改性研究,以提高其耐蚀性、导电性及服役稳定性,同时开发出新型复合工艺,对推动金属双极板在燃料电池的应用至关重要。 展开更多
关键词 金属双极板 热扩渗 表面改性 耐蚀性 界面接触电阻
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PEMFCs金属极板表面改性MAX相涂层的制备与应用研究进展
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作者 张家阅 马冠水 +5 位作者 王开杭 李淑钰 李昊 陈嫦颖 王振玉 汪爱英 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第15期1-20,33,共21页
金属双极板是质子交换膜燃料电池系统的关键组件,但在酸性环境中易腐蚀、导电性能退化、寿命短。Mn+1AXn(MAX)相涂层作为具备金属高导电性和陶瓷耐蚀抗氧化性的材料,在改性金属双极板涂层研究中备受关注。综述了金属双极板表面防护MAX... 金属双极板是质子交换膜燃料电池系统的关键组件,但在酸性环境中易腐蚀、导电性能退化、寿命短。Mn+1AXn(MAX)相涂层作为具备金属高导电性和陶瓷耐蚀抗氧化性的材料,在改性金属双极板涂层研究中备受关注。综述了金属双极板表面防护MAX相涂层材料与应用技术的最新研究进展。MAX相涂层的制备方法多样,包括化学气相沉积、物理气相沉积、固相反应和喷涂制备等方法。针对不同的制备方法,详细描述了MAX相涂层的制备过程,并阐述了不同制备方法对MAX相涂层材料的表面形貌和微观结构间的影响变化。特别关注了MAX相涂层在质子交换膜燃料电池中的应用,并重点分析了以Ti-Al-C、Ti-Si-C和Cr-Al-C为代表的MAX相涂层。通过电化学腐蚀测试来测量涂层在酸性环境中的腐蚀速率,以及涂层腐蚀前后的界面接触电阻测试,对涂层导电耐蚀性能的变化等进行了详细阐述。同时,对MAX相涂层的导电耐蚀机制及表/界面服役损伤机理进行了深入分析。从涂层的元素组成、晶体结构和第一性原理等方面,揭示了涂层中元素分布和相互作用对导电性能的影响。此外,还分析了晶化程度、钝化膜成分差异和原子取向等因素对涂层耐蚀性能的影响。最后,围绕目前双极板表面MAX相涂层在实际应用中存在的问题进行了探讨,并提出了未来研究的重点方向。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 金属双极板 MAX相涂层 导电性能 耐腐蚀性能
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质子交换膜燃料电池金属双极板表面改性研究进展
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作者 孙德恩 郑佳 +2 位作者 张健 陈海 孙黎明 《材料保护》 CAS CSCD 2024年第7期1-13,共13页
质子交换膜燃料电池(PEMFC)在缓解全球能源危机和解决环保难题方面提供了创新性的解决方案。在PEMFC中,双极板作为关键组件备受关注。其中,金属双极板因其成本低廉、材料容易获取、导电性能卓越以及易于机械加工而备受关注。然而,金属... 质子交换膜燃料电池(PEMFC)在缓解全球能源危机和解决环保难题方面提供了创新性的解决方案。在PEMFC中,双极板作为关键组件备受关注。其中,金属双极板因其成本低廉、材料容易获取、导电性能卓越以及易于机械加工而备受关注。然而,金属双极板目前仍然面临耐久性和导电性方面的挑战。为解决这些问题,通常采用表面改性涂层的方法对金属双极板进行处理。综述了近年来关于金属双极板表面改性涂层的研究进展,涵盖了材料设计、沉积工艺和涂层性能等多个方面。在此基础上,基于导电性、耐蚀性、膜基结合力以及疏水性等测试结果,分析了不同涂层对金属双极板表面改性效果的影响。同时,展望了各种类型改性涂层未来的研究趋势。这些研究成果为改善金属双极板的性能、进一步推动PEMFC表面改性技术的发展提供了有益的指导和启示。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 金属双极板 表面改性 耐蚀性 接触电阻
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PEMFC金属双极板金涂层原电池腐蚀机理研究
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作者 田晓楠 程凤 +1 位作者 梁溆锴 郭伟 《电源技术》 CAS 北大核心 2024年第2期242-246,共5页
为了追求低接触电阻和高耐腐蚀性能,金涂层虽然成本高昂但是仍然在金属双极板涂层中得到广泛应用。通过镀金涂层金属双极板在3000 h电堆实际测试分析了金涂层的电化学腐蚀情况,同时采用电化学加速测试分析了其原电池腐蚀机理。研究结果... 为了追求低接触电阻和高耐腐蚀性能,金涂层虽然成本高昂但是仍然在金属双极板涂层中得到广泛应用。通过镀金涂层金属双极板在3000 h电堆实际测试分析了金涂层的电化学腐蚀情况,同时采用电化学加速测试分析了其原电池腐蚀机理。研究结果表明,金属双极板金层在寿命测试过程中首先因为点蚀而出现轻微缺陷,钛层裸露到质子交换膜燃料电池(PEMFC)的酸性环境中而与金层形成原电池腐蚀。本研究将有助于提出缓解金涂层腐蚀失效的方案,为镀金涂层金属双极板在PEMFC上的应用提供理论指导。 展开更多
关键词 PEMFC 金属双极板 金涂层 原电池腐蚀
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电沉积法制备三种碳材料/导电聚合物复合涂层在金属双极板表面的应用进展
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作者 段育连 李静 《广州化学》 CAS 2024年第5期29-36,共8页
简单介绍了质子交换膜燃料电池在酸性环境下金属双极板容易发生腐蚀,导致燃料电池输出效率降低的问题;概述了导电聚合物涂层在金属双极板表面的四种防腐机制,包括物理屏障机理、阳极保护、智能释放机理和电场屏蔽机理。以聚吡咯(PPY)、... 简单介绍了质子交换膜燃料电池在酸性环境下金属双极板容易发生腐蚀,导致燃料电池输出效率降低的问题;概述了导电聚合物涂层在金属双极板表面的四种防腐机制,包括物理屏障机理、阳极保护、智能释放机理和电场屏蔽机理。以聚吡咯(PPY)、聚苯胺(PANI)为例,综述了近年来电沉积制备的碳纳米管、石墨烯和碳粉三种碳材料/导电聚合物复合涂层在金属双极板表面的应用,从制备方法、涂层材料、基底材料、测试环境、耐蚀性能和形貌对应用情况做总结对比。最后展望了碳材料/导电聚合物复合涂层面临的挑战和未来的要求。 展开更多
关键词 电沉积 金属双极板 碳材料 导电聚合物 聚苯胺 聚吡咯 腐蚀防护
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石墨烯基聚合物复合涂层及湿法涂覆在金属双极板领域的应用进展
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作者 郭福成 李静 《广州化学》 CAS 2024年第3期25-30,I0002,共7页
简单介绍真空气相沉积制备双极板涂层的优缺点;提出石墨烯作为理想防腐填料应用于双极板涂层的可能性;指出石墨烯基聚合物复合涂层的分散性难题及解决方案;详细综述了几种湿法涂覆石墨烯衍生物或二维纳米材料聚合物复合涂层的制备方法,... 简单介绍真空气相沉积制备双极板涂层的优缺点;提出石墨烯作为理想防腐填料应用于双极板涂层的可能性;指出石墨烯基聚合物复合涂层的分散性难题及解决方案;详细综述了几种湿法涂覆石墨烯衍生物或二维纳米材料聚合物复合涂层的制备方法,以及各自涂层形貌、导电性、耐蚀性上的特点;最后展望了现阶段的石墨烯基聚合物复合涂层的缺陷以及改进方向。 展开更多
关键词 金属双极板 石墨烯基 聚合物 复合材料 腐蚀与防护
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金属双极板冲压成形数值分析及回弹补偿
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作者 王涌纲 何仕荣 +2 位作者 顾猛 高枫 熊可辉 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期43-50,共8页
针对小型风冷电堆金属阳极板冲压成形的质量缺陷问题,运用Autoform软件对双极板冲压成形工艺进行了仿真分析,研究了压边力、冲压速度、模具间隙和摩擦因数对成形质量的影响。以最大减薄率和回弹量为优化目标开展了正交试验,得出了对成... 针对小型风冷电堆金属阳极板冲压成形的质量缺陷问题,运用Autoform软件对双极板冲压成形工艺进行了仿真分析,研究了压边力、冲压速度、模具间隙和摩擦因数对成形质量的影响。以最大减薄率和回弹量为优化目标开展了正交试验,得出了对成形质量影响最大的因素为压边力,而冲压速度对成形质量的影响最小。在此基础上,确定了最优工艺参数组合:压边力为80 kN,冲压速度为400 mm·s^(-1),模具间隙为0.15 mm,摩擦因数为0.15。结果表明,优化后的最大回弹量为1.487 mm,相较优化前减小了1.416 mm。最后,基于Autoform软件,对双极板进行了模面回弹补偿,发现回弹补偿后最大回弹量减小了41.2%。通过试验验证了仿真的可靠性。 展开更多
关键词 金属双极板 冲压成形 正交试验 数值仿真 回弹
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质子交换膜燃料电池金属双极板流道结构及制造工艺
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作者 王瑞川 张杰 王继 《新能源进展》 CSCD 北大核心 2024年第1期82-90,共9页
金属双极板因具有强度高、导电性和传热能力好、能量损失小、密封性好等优势,且加工方便、加工成本低、可制造超薄厚度及高体积比功率等特性,逐渐成为双极板材料的首选,而流道结构设计和制造工艺是影响金属双极板成形质量和工作性能的... 金属双极板因具有强度高、导电性和传热能力好、能量损失小、密封性好等优势,且加工方便、加工成本低、可制造超薄厚度及高体积比功率等特性,逐渐成为双极板材料的首选,而流道结构设计和制造工艺是影响金属双极板成形质量和工作性能的关键。对比了金属双极板常用传统流道结构与新型流道结构,分析了结构变化对燃料电池性能的影响;梳理了金属双极板的冲压成形、液压成形、软膜成形、辊轧成形、电磁成形、特种成形等塑性成形工艺技术及成形装备;最后对金属双极板的流道结构设计与制造工艺进行了展望。 展开更多
关键词 燃料电池 金属双极板 流道结构 制造工艺 成形质量
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燃料电池金属双极板表面改性技术综述
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作者 张玉坤 徐斌 《有色金属加工》 CAS 2024年第1期9-15,42,共8页
文章从耐腐蚀性、导电性的角度,概述了燃料电池金属双极板的性能要求、表面改性涂层材料和改性加工方式,重点介绍了不同涂层材料表面改性的特点,及对金属双极板性能的影响,为燃料电池双极板的后续发展提供参考。
关键词 燃料电池 金属双极板 表面改性 涂层材料 物理气相沉积
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基于专利数据的中外氢燃料电池重点技术发展方向分析
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作者 代娇荣 《中外能源》 CAS 2024年第10期11-17,共7页
氢燃料电池是氢能的重要应用场景,无论是全球范围内还是在中国,氢燃料电池设计与制造的专利申请量,在氢能源领域各个技术分支中占比都是最大的,成为氢能领域的热点研发方向。目前针对氢燃料电池的研究主要集中在催化剂、质子交换膜、双... 氢燃料电池是氢能的重要应用场景,无论是全球范围内还是在中国,氢燃料电池设计与制造的专利申请量,在氢能源领域各个技术分支中占比都是最大的,成为氢能领域的热点研发方向。目前针对氢燃料电池的研究主要集中在催化剂、质子交换膜、双极板、扩散层、密封及相关零部件、控制系统六大部分,其中双极板技术相对其他技术方向专利申请量一直处于高位,是氢燃料电池技术的重点研发方向。丰田公司以绝对优势位列双极板专利申请量第一位,我国只有两家机构单位在双极板领域进入申请量全球排名前20位。丰田公司的技术研发方向主要集中在双极板表面涂层技术、材料研发、精密成型、流场设计优化等方面,其材料研发多集中在金属材质。而我国龙头企业更趋向于传统材料性能提升以及优化生产方法以提高生产效能,在精细化加工方面投入较少,专利申请分散,缺乏布局策略,且在技术研发上与其他氢燃料电池汽车公司合作较少。我国创新主体应持续针对关键技术“补短板”,填补国内外空白,引入国际先进氢燃料电池相关技术产品,聚焦高端产业化方向,围绕核心技术进行专利布局。 展开更多
关键词 氢燃料电池 双极板 金属材料 精密成型 流场设计 专利分析
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NdFeB/316L不锈钢双极板对PEMFC性能的影响
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作者 张坤 吴懋亮 +1 位作者 段林浩 吴国强 《电池》 CAS 北大核心 2024年第4期473-476,共4页
在质子交换膜燃料电池(PEMFC)中,双极板起到分配隔离氢气和氧气、支撑膜电极组件(MEA)、收集电子和传递热量的作用。把316L不锈钢粉末与钕铁硼(NdFeB)磁粉均匀掺杂,通过三维(3D)打印制成燃料电池复合金属双极板,钕铁硼磁粉掺杂的质量分... 在质子交换膜燃料电池(PEMFC)中,双极板起到分配隔离氢气和氧气、支撑膜电极组件(MEA)、收集电子和传递热量的作用。把316L不锈钢粉末与钕铁硼(NdFeB)磁粉均匀掺杂,通过三维(3D)打印制成燃料电池复合金属双极板,钕铁硼磁粉掺杂的质量分数分别为0、20%、35%和50%。通过设置不同励磁强度和温度条件,研究在磁场作用与无磁场作用下PEMFC的工作性能差异。磁场可以优化PEMFC的工作性能。钕铁硼质量分数为50%的316L不锈钢极板燃料电池,工作性能表现较好,相比于未掺杂钕铁硼的316L不锈钢极板燃料电池,最高输出功率密度提高14.03%,极限电流密度提高12.54%。在相同的磁场强度下,钕铁硼质量分数为50%的316L不锈钢极板燃料电池在60℃下的工作性能提升最明显,70℃下的工作性能最高。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池(PEMFC) 316L不锈钢 钕铁硼(NdFeB)磁粉 复合金属双极板 三维(3D)打印 磁场 工作性能
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PEMFC铝合金双极板表面改性研究现状与发展
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作者 蒋啸 李伟 +3 位作者 刘玉来 李秀兰 周新军 王永 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期81-92,134,共13页
质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)作为第五代燃料电池,是最具发展前景的新能源电池,其中双极板作为PEMFC的核心元件,不仅能将单一电池链接起来形成电池堆,起到支撑作用,还具有提供气体流道、隔绝阴阳极两... 质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)作为第五代燃料电池,是最具发展前景的新能源电池,其中双极板作为PEMFC的核心元件,不仅能将单一电池链接起来形成电池堆,起到支撑作用,还具有提供气体流道、隔绝阴阳极两端等作用,对燃料电池工作性能、寿命起到关键作用。其中铝合金作为一种具有良好导电性能、成本低、轻质的材料,在PEMFC双极板材料方面应用潜力巨大。但铝合金双极板耐腐性不佳,在PEMFC工作环境下极易被腐蚀,且其表面生成的钝化膜,增大了电池的接触电阻,从而对电池性能和寿命产生不利影响,而通过铝合金表面改性是解决该问题的主流方法。首先概述了PEMFC原理、双极板材料类型及内部环境,然后阐述了PEMFC中铝合金双极板的服役问题,并对近年来铝合金双极板的表面改性进行分类。重点概括了铝合金表面金属及其化合物涂层(贵金属、金属氮/碳化物、镍磷金属涂层)与非金属涂层(碳基涂层、高分子聚合物涂层)的结构设计、成分优化、服役性能特点。分析结果表明,选用低成本、具有良好耐蚀性和导电性的金属惨杂的无定型碳、金属碳/氮化物涂层,能降低双极板生产成本,提高双极板工作性能,并对涂层设计出多层复合涂层,能打断涂层中的细长针孔缺陷,提高涂层的完整性和致密性。在铝合金表面进行改性研究,以提高其耐蚀性、导电性及服役稳定性,对推动铝合金双极板在PEMFC电堆中的应用至关重要。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 铝合金双极板 表面改性 金属涂层 非金属涂层
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氢燃料电池金属双极板封装技术研究
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作者 张嘉波 唐普洪 +1 位作者 杨文斌 许来涛 《现代制造技术与装备》 2023年第2期113-116,共4页
双极板是氢燃料电池的关键零部件,其封装技术是一项难度大、成品率低、技术环节多的制造工艺。文章梳理近些年国内外现有的双极板封装技术,横向对比日本与中国现有的封装技术,详细分析焊接技术、密封胶及装堆技术3个关键封装技术的国内... 双极板是氢燃料电池的关键零部件,其封装技术是一项难度大、成品率低、技术环节多的制造工艺。文章梳理近些年国内外现有的双极板封装技术,横向对比日本与中国现有的封装技术,详细分析焊接技术、密封胶及装堆技术3个关键封装技术的国内外现状,并依据双极板封装技术的现状为该技术的发展提供方向。 展开更多
关键词 氢燃料电池 金属双极板 封装
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