燃料电池涂层改性双极板腐蚀机理研究

发布时间：2021-09-09 17:52

　　双极板（bipolar plates,BPPs）是质子交换膜燃料电池（Proton exchange membrane fuel cell,PEMFC）重要的组成部分,起到支撑电池、收集和传导电流、分隔氧化剂和还原剂并引导氧化剂和还原剂在电极内表面流动的作用。但金属双极板在PEMFC内部环境中存在着耐蚀性差和接触电阻过大等问题制约着它在PEMFC中的应用。金属表面改性的方法是提高耐蚀性和降低接触电阻的有效方法之一。本课题组在316L不锈钢上制备Cr-C非晶改性涂层取得良好的导电耐蚀效果,但是运行3000小时后发生失效,分析其失效原因发现,电弧离子镀法制备的涂层存在大颗粒污染易造成针孔点蚀贯穿,以及不锈钢强酸腐蚀环境下耐蚀性不足等是造成失效的主要原因。本文选用在酸性环境中耐蚀性更好的钛合金作为研究对象。利用新一代磁过滤增强脉冲偏压电弧离子镀技术在TA1和TC4基体上制备了6种不同成分的Cr-C改性薄膜,依据扫描电镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）、X射线衍射仪（XRD）和电化学等手段对形貌、结构成分和性能做了分析。结果表明:本文所制备的Cr-C改性薄膜是以sp²

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 燃料电池
    1.3 质子交换膜燃料电池
        1.3.1 PEMFC的组成和工作原理
        1.3.2 PEMFC的主要优点
    1.4 质子交换膜燃料电池双极板
        1.4.1 双极板的特点与作用
        1.4.2 双极板性能要求
        1.4.3 双极板分类
        1.4.4 金属双极板及其研究进展
    1.5 本课题组双极板研究进展
    1.6 论文的目的和主要研究内容
2 实验方法与内容
    2.1 实验设备与实验方法
        2.1.1 薄膜制备设备
        2.1.2 实验样品
        2.1.3 实验方法
    2.2 薄膜表征
        2.2.1 扫描电子显微镜(SEM)
        2.2.2 X射线光电子能谱仪(XPS)
        2.2.3 X射线衍射仪(XRD)
        2.2.4 轮廓仪
        2.2.5 划痕仪
    2.3 双极板性能测试方法
        2.3.1 接触电阻
        2.3.2 极化曲线
        2.3.3 交流阻抗谱
        2.3.4 水接触角
3 钛合金双极板C-Cr改性涂层研究
    3.1 C-Cr改性涂层的制备
    3.2 涂层表征
        3.2.1 涂层表面形貌
        3.2.2 涂层成分
        3.2.3 涂层结构
    3.3 涂层性能
        3.3.1 接触电阻
        3.3.2 耐蚀性能
        3.3.3 水接触角
    3.4 本章小结
4 含钛合金过渡层316L双极板的筛选和腐蚀机理研究
    4.1 以316L不锈钢为基体的钛合金过渡层的筛选
        4.1.1 实验制备
        4.1.2 316L不锈钢上钛合金涂层耐蚀性
    4.2 含Ti35 过渡层316L涂层改性双极板腐蚀机理研究
        4.2.1 设计制备
        4.2.2 材料表征
        4.2.3 交流阻抗谱
        4.2.4 动电位极化曲线
    4.3 批量制备的含过渡层双极板耐蚀性测评
    4.4 本章小结
5 结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]我国氢能发展现状与前景展望[J]. 刘坚,钟财富.  中国能源. 2019(02)
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[3]“十三五”规划关于中国能源、煤炭工业、煤炭深加工产业发展的政策导向（下）[J]. 李好管.  煤化工. 2017(05)
[4]模拟PEMFC环境下纳米晶ZrC涂层钛合金双极板的性能研究[J]. 钱阳,徐江.  稀有金属材料与工程. 2017(04)
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博士论文
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硕士论文
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[2]质子交换膜燃料电池用铝双极板石墨烯涂层研究[D]. 陈鹏.天津大学 2017
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本文编号：3392526