高导电耐蚀C/CrN多层梯度功能膜的制备与性能研究
发布时间：2022-01-10 04:38
质子交换膜燃料电池（PEMFC）具有能量转化率高、零排放、快速启动和比功率高等优点被认为是用于车载能源和分布式发电站的理想装置。双极板是PEMFC中的多功能关键部件,然而由于不锈钢双极板材料耐腐蚀性能和表面导电性能不足是制约双极板材料性能提高的两个关键瓶颈。本论文围绕这一问题,系统地研究了物理气相沉积（PVD）技术制备CrN镀层、导电类石墨镀层的工艺参数及其对组织结构、耐腐蚀性能和表面导电性能（ICR）的影响规律。在此基础上设计和提出了C/CrN多层梯度功能膜的思路,并对其制备关键工艺参数、组织结构、耐腐蚀和表面导电性能进行了系统研究,揭示了镀层工艺参数、成分与组织结构、耐腐蚀与表面导电性能之间的内在联系。主要研究结果如下:偏压对CrN镀层晶体择优取向生长具有明显影响:随着负偏压增大,氮离子浓度升高,导致Cr原子在（2 0 0）晶面上扩散距离减小,增加了表面岛状形核率。同时相对（1 1 1）面,（2 0 0）面的化学势较低,使得CrN晶体[1 1 1]方向生长受到抑制,从而促进[2 0 0]方向择优生长。氮气流量对于CrN镀层微观形貌和组织结构的影响明显,氮气流量范围为10 sccm-...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：150 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
PEMFCs的工作原理与部件组成示意图
第一章 绪 论氢离子在酸性的电解质中通过质子交换膜渗透到达阴极，而电子通过燃料电池的外部电路向阴极移动。在阴极，电子和氢离子与来自外部气体流的氧气反应形成水，具体反应过程如下：O2H2eHO2122++ + 1-2生成的水通过电极随反应气体在流道中排出,并且不稀释 PEMFC 的电解质。燃料电池的整个电化学反应过程可以概括为，氢气和氧气在燃料电池的环境中通过电化学作用产生水、热量和电流，具体反应如下：heat+ ++Q222eleOHOW21H 1-3质子交换膜燃料电池主要由双极板及膜电极组构成，膜电极组可以分解为质子交换膜、气体扩散层及催化剂层等，具体结构及组成方式如图 1-2 质子交换膜燃料电池（PEMFC）分解视图[14]。
图 2-1 实验中采用的 CFUMSIP 设备照片ig.2.1 Photograph of Closed field unbalanced magnetron sputter ion plati构分析评定镀膜后样品的组织结构与性能，本文采用了扫描电子显 TEM 等测试手段对 CrN 镀层、GLC 镀层和 C/CrN 多层镀构进行了分析。同时采用电化学测试方法，包括线性极化曲法考量镀层的耐蚀性、微欧表及拉伸机测量镀层在不同压力触电阻变化，即镀层的导电性。貌样品镀层沉积态的初始表面形貌，采用日本 JEOL 公司型
本文编号：3580066
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：150 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
PEMFCs的工作原理与部件组成示意图
第一章 绪 论氢离子在酸性的电解质中通过质子交换膜渗透到达阴极，而电子通过燃料电池的外部电路向阴极移动。在阴极，电子和氢离子与来自外部气体流的氧气反应形成水，具体反应过程如下：O2H2eHO2122++ + 1-2生成的水通过电极随反应气体在流道中排出,并且不稀释 PEMFC 的电解质。燃料电池的整个电化学反应过程可以概括为，氢气和氧气在燃料电池的环境中通过电化学作用产生水、热量和电流，具体反应如下：heat+ ++Q222eleOHOW21H 1-3质子交换膜燃料电池主要由双极板及膜电极组构成，膜电极组可以分解为质子交换膜、气体扩散层及催化剂层等，具体结构及组成方式如图 1-2 质子交换膜燃料电池（PEMFC）分解视图[14]。
图 2-1 实验中采用的 CFUMSIP 设备照片ig.2.1 Photograph of Closed field unbalanced magnetron sputter ion plati构分析评定镀膜后样品的组织结构与性能，本文采用了扫描电子显 TEM 等测试手段对 CrN 镀层、GLC 镀层和 C/CrN 多层镀构进行了分析。同时采用电化学测试方法，包括线性极化曲法考量镀层的耐蚀性、微欧表及拉伸机测量镀层在不同压力触电阻变化，即镀层的导电性。貌样品镀层沉积态的初始表面形貌，采用日本 JEOL 公司型
本文编号：3580066
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