目的根據質子交換膜燃料電池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC）不銹鋼雙極板的表面鍍膜改性要求,探索改性薄膜成分對性能的影響規(guī)律,并提供一種行之有效的薄膜成分設計方法。方法首先應用團簇加連接原子結構模型,結合電子軌道飽和原則,理論上設計出Cr-C二元材料體系的最佳團簇式和最佳成分,再利用電弧離子鍍技術在316L不銹鋼雙極板上制備出一系列不同成分的Cr_xC_1-x薄膜,對薄膜的成分、結構及性能進行表征和分析。結果設計所得Cr-C材料體系的最佳團簇式為[Cr-C₄]CrC₃,對應的最佳原子比成分為Cr_0.22C_0.78。所制備的Cr_xC_1-x薄膜的成分系數x在0.05～0.23之間變化,薄膜的導電性和耐蝕性能隨著成分x的增加,呈明顯增加趨勢。其中Cr_0.23C_0.77薄膜的綜合性能最好:在1.2MPa壓緊力下,接觸電阻為2.8 m... 

【文章來源】：表面技術. 2020年05期 北大核心

【文章頁數】：7 頁

【部分圖文】：

脈沖偏壓電弧離子鍍設備結構圖

在腐蝕測試中，將80℃的含0.5 mol/L H2SO4+0.0005%F?的溶液作為電池模擬腐蝕溶液。將雙極板樣品進行切割、邊緣涂覆、清洗，只露出10 mm×10 mm的區(qū)域作為工作電極。測試采用傳統三電極方法，用Parstat2273A型電化學工作站測量模擬PEFMC腐蝕環(huán)境中的動電位極化曲線。2 實驗結果與討論

圖4為6組實驗制備CrxC1?x薄膜的XPS圖譜，峰位及峰強不同表明薄膜的化學成分互不相同，具體的成分如表2所示。由表可見，隨著弧流比IC/ICr的變化，6組CrxC1?x薄膜的成分也隨之變化，而且x在0.05～0.23之間，變化范圍較大。其中，在考慮測量誤差等因素后，6#薄膜的成分（Cr0.23C0.77）與設計推導所得的理想團簇式[Cr-C4]CrC3的成分（Cr0.22C0.78）可以認為基本一致。而由于設備極限等問題，最終未能得到Cr0.40C0.60成分的薄膜。圖4 CrxC1?x薄膜XPS圖譜

【參考文獻】：
期刊論文
[1]聚苯胺膜/不銹鋼復合雙極板的耐蝕性和導電性[J]. 周婉秋,楊佳宇,劉曉安,姜文印,辛士剛,康艷紅.  表面技術. 2019(12)
[2]鈦雙極板表面原位生成TiN涂層的性能研究[J]. 陶韜,陳剛,高平平,謝志勇,劉春軒.  表面技術. 2018(01)
[3]鋁合金雙極板磁控濺射Ag摻雜類石墨薄膜表面改性研究[J]. 邢益彬,蔣百靈,李洪濤,邵文婷.  表面技術. 2017(08)
[4]燃料電池不銹鋼雙極板CrC薄膜表面改性研究[J]. 吳博,付宇,侯中軍,衣寶廉,林國強.  電源技術. 2015(07)
[5]電弧離子鍍技術及其在硬質薄膜方面的應用[J]. 邱家穩(wěn),趙棟才.  表面技術. 2012(02)



本文編號：2942628