發(fā)布時(shí)間：2022-01-10 04:38

　　質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）具有能量轉(zhuǎn)化率高、零排放、快速啟動(dòng)和比功率高等優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為是用于車載能源和分布式發(fā)電站的理想裝置。雙極板是PEMFC中的多功能關(guān)鍵部件,然而由于不銹鋼雙極板材料耐腐蝕性能和表面導(dǎo)電性能不足是制約雙極板材料性能提高的兩個(gè)關(guān)鍵瓶頸。本論文圍繞這一問題,系統(tǒng)地研究了物理氣相沉積（PVD）技術(shù)制備CrN鍍層、導(dǎo)電類石墨鍍層的工藝參數(shù)及其對(duì)組織結(jié)構(gòu)、耐腐蝕性能和表面導(dǎo)電性能（ICR）的影響規(guī)律。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)和提出了C/CrN多層梯度功能膜的思路,并對(duì)其制備關(guān)鍵工藝參數(shù)、組織結(jié)構(gòu)、耐腐蝕和表面導(dǎo)電性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究,揭示了鍍層工藝參數(shù)、成分與組織結(jié)構(gòu)、耐腐蝕與表面導(dǎo)電性能之間的內(nèi)在聯(lián)系。主要研究結(jié)果如下:偏壓對(duì)CrN鍍層晶體擇優(yōu)取向生長具有明顯影響:隨著負(fù)偏壓增大,氮離子濃度升高,導(dǎo)致Cr原子在（2 0 0）晶面上擴(kuò)散距離減小,增加了表面島狀形核率。同時(shí)相對(duì)（1 1 1）面,（2 0 0）面的化學(xué)勢較低,使得CrN晶體[1 1 1]方向生長受到抑制,從而促進(jìn)[2 0 0]方向擇優(yōu)生長。氮?dú)饬髁繉?duì)于CrN鍍層微觀形貌和組織結(jié)構(gòu)的影響明顯,氮?dú)饬髁糠秶鸀?0 sccm-... 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：150 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

PEMFCs的工作原理與部件組成示意圖

第一章 緒 論氫離子在酸性的電解質(zhì)中通過質(zhì)子交換膜滲透到達(dá)陰極，而電子通過燃料電池的外部電路向陰極移動(dòng)。在陰極，電子和氫離子與來自外部氣體流的氧氣反應(yīng)形成水，具體反應(yīng)過程如下：O2H2eHO2122++ + 1-2生成的水通過電極隨反應(yīng)氣體在流道中排出,并且不稀釋 PEMFC 的電解質(zhì)。燃料電池的整個(gè)電化學(xué)反應(yīng)過程可以概括為，氫氣和氧氣在燃料電池的環(huán)境中通過電化學(xué)作用產(chǎn)生水、熱量和電流，具體反應(yīng)如下：heat+ ++Q222eleOHOW21H 1-3質(zhì)子交換膜燃料電池主要由雙極板及膜電極組構(gòu)成，膜電極組可以分解為質(zhì)子交換膜、氣體擴(kuò)散層及催化劑層等，具體結(jié)構(gòu)及組成方式如圖 1-2 質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）分解視圖[14]。

圖 2-1 實(shí)驗(yàn)中采用的 CFUMSIP 設(shè)備照片ig.2.1 Photograph of Closed field unbalanced magnetron sputter ion plati構(gòu)分析評(píng)定鍍膜后樣品的組織結(jié)構(gòu)與性能，本文采用了掃描電子顯 TEM 等測試手段對(duì) CrN 鍍層、GLC 鍍層和 C/CrN 多層鍍構(gòu)進(jìn)行了分析。同時(shí)采用電化學(xué)測試方法，包括線性極化曲法考量鍍層的耐蝕性、微歐表及拉伸機(jī)測量鍍層在不同壓力觸電阻變化，即鍍層的導(dǎo)電性。貌樣品鍍層沉積態(tài)的初始表面形貌，采用日本 JEOL 公司型


本文編號(hào)：3580066