燃料電池中的質子交換膜燃料電池（PEMFC）具有諸多優(yōu)點,例如化學能轉化成電能的效率高、在室溫下的啟動速度快、運行的噪音低、操作的環(huán)境溫度低等,它在交通運輸以及便攜式電源領域有著非常廣闊的前景。燃料電池的金屬雙極板由于易加工、高機械強度、低的生產成本以及優(yōu)良的導電性而優(yōu)于石墨板。然而不銹鋼金屬雙極板在PEMFC的工作環(huán)境中會形成降低其導電性的氧化層,從而使燃料電池的整體工作效率降低,因此金屬雙極板的界面接觸電阻和其耐腐蝕性是需要解決的主要問題。針對上述問題,本文采用雙輝光等離子滲金屬技術,選用316 L不銹鋼板（316LSS）,在其表面進行滲鉭及滲鉭碳化合物合金層。首先進行工藝探究,然后分析改性層的成分、組織以及其疏水性能,并重點分析了改性后的316 LSS的耐腐蝕性能及表面導電性。研究實驗中工作溫度、電壓、氣壓及保溫時間對改性層形成的影響,通過對比實驗得到在316L SS上滲鉭（Ta-316L SS）的最佳工藝參數為:源極電壓-850～-900 V,陰極電壓-550～600 V,溫度1073K,氣壓40 Pa,時間2 h,極間距15 mm。鉭改性層主要是由鉭表層和擴散次表層組成的,其... 

【文章頁數】：74 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
引言
1 緒論
    1.1 燃料電池電池概述
        1.1.1 燃料電池發(fā)展歷程
        1.1.2 燃料電池的分類
        1.1.3 質子交換膜燃料電池工作原理及組件
    1.2 質子交換膜燃料電池雙極板
        1.2.1 質子交換膜燃料電池雙極板的運行環(huán)境
        1.2.2 雙極板材料的選擇
        1.2.3 不銹鋼雙極板的研究進展
    1.3 表面改性技術概述
    1.4 本文研究思路
2 實驗部分
    2.1 實驗材料及設備
        2.1.1 實驗材料
        2.1.2 實驗設備
        2.1.3 實驗操作流程
    2.2 材料表征
        2.2.1 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.2.2 能譜儀(EDS)
        2.2.3 X射線衍射分析(XRD)
    2.3 疏水性能檢測
    2.4 耐腐蝕性能測試
        2.4.1 極化曲線測試
        2.4.2 恒電位時間-電流密度曲線測試
        2.4.3 交流阻抗譜測試
    2.5 表面導電性能研究
    2.6 技術路線圖
3 316L不銹鋼表面鉭滲擴改性的最佳工藝參數研究
    3.1 316L SS表面鉭滲擴改性工藝方案
        3.1.1 氣壓對鉭改性層的影響
        3.1.2 實驗溫度對鉭改性層的影響
        3.1.3 保溫時間對鉭改性層的影響
        3.1.4 最佳工藝參數的確定
    3.2 最佳工藝制備的鉭改性層的物相及微觀組織分析
        3.2.1 Ta-316L SS的SEM表面形貌圖和EDS能譜分析圖
        3.2.2 裸樣與Ta-316L SS的XRD分析
    3.3 本章小結
4 鉭改性層性能研究
    4.1 水接觸角分析
    4.2 Ta-316L SS在模擬PEMFC環(huán)境中的腐蝕性行為
        4.2.1 極化曲線
        4.2.2 恒電位時間-電流測試密度曲線
        4.2.3 恒電位極化對Ta-316L SS的影響
        4.2.4 電化學阻抗譜
    4.3 恒電位極化對Ta-316L SS接觸電阻的影響
        4.3.1 恒電位極化前Ta-316L SS的接觸電阻
        4.3.2 恒電位極化后Ta-316L SS的接觸電阻
    4.4 本章小結
5 316L SS表面鉭碳化物合金化滲擴改性層的制備與性能研究
    5.1 鉭碳化物合金化滲擴改性層的制備
    5.2 鉭碳化物合金化滲擴改性層的物相及微觀組織分析
        5.2.1 改性層的SEM形貌和EDS能譜分析
        5.2.2 改性層的XRD分析
    5.3 水接觸角分析
    5.4 TaC-316L SS在模擬PEMFC環(huán)境中的腐蝕性為
        5.4.1 極化曲線
        5.4.2 恒電位時間-電流測試密度曲線
        5.4.3 恒電位極化對Ta-C 316L SS表面形貌的影響
        5.4.4 電化學阻抗譜
    5.5 恒電位極化對Ta-316L SS接觸電阻的影響
        5.5.1 恒電位極化前Ta-316L SS的接觸電阻
        5.5.2 恒電位極化后Ta-316L SS的接觸電阻
    5.6 本章小結
結論
參考文獻
作者簡歷及攻讀碩士學位期間的科研成果
致謝


【參考文獻】：
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本文編號：3696292