双极板涂层是怎么回事?相关知识介绍
发布时间:
2022-12-06 11:55
双极板涂层是怎么回事?相关知识介绍。
双极板根据材质不同可分为石墨双极板、金属双极板和复合双极板。需要注意的是,双极板一般工作在强酸环境中。在这样的环境下,金属很难长时间工作。在强酸环境下,双极板性能会衰减甚至穿孔,严重时会损坏电堆。
因此,金属双极板的耐蚀性是发展过程中不可回避的重要问题。除了钝化膜和改善材料的微观结构外,双极板涂层也是一种有效的改性方法。表面改性方法主要包括物理气相沉积PVD、化学气相沉积CVD、电镀和化学镀。
金属双极板涂层的主要有贵金属涂层、金属氮化物涂层和碳基涂层。
贵金属双极板涂层的主要特点是:化学稳定性好;优异的导电性;成本高,商业化难度大;常用电镀沉积或离子注入。
金属氮化物双极板涂层的主要特点是:与贵金属涂层相比,采用非贵金属Cr、Nb及其氮化物作为涂层金属;成本低;优异的导电性和耐腐蚀性;制备简单,易于生产;PVD;经常被使用;涂层中容易出现气孔,导致点蚀;是目前应用很广泛的。
碳基双极板涂层的主要特点是:一种新型涂料;成本低;碳沉积常用PVD或CVD它代表了一种涂料的发展方向。
金属双极板的导电性和耐久性受到表面形态和结构的影响。在恶劣的工作环境中,金属双极板可能会出现表面腐蚀和钝化。由于钝化膜可以保护膜下的金属不被进一步腐蚀,早期的PEMFC很多都是直接使用不锈钢、al、Ti、Ni等容易形成钝化膜的材料作为双极板。
但钝化膜改变了双极板和扩散层的表面形貌,导致界面接触电阻(ICR)增大,输出功率下降。ICR随着钝化膜厚度的增加而增加,因此根据涂层的元素组成,目前的研究主要集中在金属双极板涂层上。
双极板涂层具有优良的导电性和化学稳定性,但有些涂料成本较高,如贵金属涂料,现已很少使用。非金属涂层包括石墨基涂层和导电聚合物涂层,具有制备简单、成本低的特点,但部分涂层也存在耐腐蚀性差、易脱落的问题。
复合双极板涂层结合了金属涂层和非金属涂层的优点,在具有一定耐蚀性的基础上能保持良好的导电性,但掺杂的金属离子也会影响涂层的表面微观结构。涂层加工方法可分为电镀、化学镀、气相沉积、热处理、离子注入和喷涂。相同组成的涂层的导电性和耐久性会受到不同方法的影响。
关键词:
双极板涂层
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