鍍碳化鉻316L不銹鋼雙極板的腐蝕行為及機(jī)理研究.pdf

1、具有成本低、易加工、機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)的不銹鋼是質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）雙極板材料最具競(jìng)爭(zhēng)力的材料之一，但須對(duì)其進(jìn)行表面改性才能在PEMFC的應(yīng)用中獲得一席之地。
　　 碳化鉻涂層不僅具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能，而且表現(xiàn)出較好的耐蝕性能，因此在316L不銹鋼雙極板上鍍碳化鉻是最有可能在商業(yè)化質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)中獲得應(yīng)用的不銹鋼雙極板改性技術(shù)。深入研究碳化鉻改性不銹鋼在PEMFC環(huán)境中的電化學(xué)性能，不僅有利于考察鍍層的

2、腐蝕歷程，而且可開(kāi)發(fā)新型涂層工藝，提高涂層的性能，加快其工業(yè)應(yīng)用。本文采用恒電位極化、動(dòng)電位極化、交流阻抗等電化學(xué)測(cè)試技術(shù)和掃描電化學(xué)電化學(xué)顯微鏡測(cè)試方法，研究了碳化鉻改性不銹鋼在模擬電池環(huán)境中的電化學(xué)性能。
　　 研究結(jié)果表明:在模擬PEMFC陰、陽(yáng)極環(huán)境中，鍍碳化鉻316L不銹鋼的極化曲線呈現(xiàn)典型的陽(yáng)極極化曲線所有的特征，發(fā)現(xiàn)鍍碳化鉻不銹鋼提高了抗孔蝕性能。電化學(xué)交流阻抗譜實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，鍍碳化鉻層的反應(yīng)電阻增大、雙電層電容下

3、降，表明該膜層成為高電阻、低電容的阻擋層，對(duì)基體起到良好的保護(hù)作用。
　　 80℃的模擬陰極環(huán)境中，鍍碳化鉻316L不銹鋼發(fā)生了孔蝕，其腐蝕動(dòng)力學(xué)方程為i0=7.6341t-0.5，驗(yàn)證了本試驗(yàn)條件下，蝕孔發(fā)展速度受表面涂層溶解控制。
　　 無(wú)論在開(kāi)路電位狀態(tài)下還是模擬加載工況下鍍碳化鉻316L不銹鋼表面微小區(qū)域內(nèi)均呈現(xiàn)不均勻的溶解狀態(tài)。模擬電池加載工況下，腐蝕明顯加劇。隨腐蝕的時(shí)間延長(zhǎng)，微區(qū)腐蝕電流呈先增大再減小的趨勢(shì)