PEMFC不锈钢双极板表面改性用Cr-C薄膜的成分设计与制备

发布时间：2020-12-27 22:41

　　目的根据质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC）不锈钢双极板的表面镀膜改性要求,探索改性薄膜成分对性能的影响规律,并提供一种行之有效的薄膜成分设计方法。方法首先应用团簇加连接原子结构模型,结合电子轨道饱和原则,理论上设计出Cr-C二元材料体系的最佳团簇式和最佳成分,再利用电弧离子镀技术在316L不锈钢双极板上制备出一系列不同成分的Cr_xC_1-x薄膜,对薄膜的成分、结构及性能进行表征和分析。结果设计所得Cr-C材料体系的最佳团簇式为[Cr-C₄]CrC₃,对应的最佳原子比成分为Cr_0.22C_0.78。所制备的Cr_xC_1-x薄膜的成分系数x在0.05～0.23之间变化,薄膜的导电性和耐蚀性能随着成分x的增加,呈明显增加趋势。其中Cr_0.23C_0.77薄膜的综合性能最好:在1.2MPa压紧力下,接触电阻为2.8 m... 

【文章来源】：表面技术. 2020年05期 北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

脉冲偏压电弧离子镀设备结构图

在腐蚀测试中，将80℃的含0.5 mol/L H2SO4+0.0005%F?的溶液作为电池模拟腐蚀溶液。将双极板样品进行切割、边缘涂覆、清洗，只露出10 mm×10 mm的区域作为工作电极。测试采用传统三电极方法，用Parstat2273A型电化学工作站测量模拟PEFMC腐蚀环境中的动电位极化曲线。2 实验结果与讨论

图4为6组实验制备CrxC1?x薄膜的XPS图谱，峰位及峰强不同表明薄膜的化学成分互不相同，具体的成分如表2所示。由表可见，随着弧流比IC/ICr的变化，6组CrxC1?x薄膜的成分也随之变化，而且x在0.05～0.23之间，变化范围较大。其中，在考虑测量误差等因素后，6#薄膜的成分（Cr0.23C0.77）与设计推导所得的理想团簇式[Cr-C4]CrC3的成分（Cr0.22C0.78）可以认为基本一致。而由于设备极限等问题，最终未能得到Cr0.40C0.60成分的薄膜。图4 CrxC1?x薄膜XPS图谱

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：2942628