鍍碳化鉻不銹鋼雙極板的表面改性研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC)因具有能量效率高、啟動快、環(huán)境友好、無噪音等諸多優(yōu)點，有望在諸多領(lǐng)域中得到應(yīng)用。加快PEMFC商業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵是降低成本、提高電堆的穩(wěn)定性。雙極板作為PEMFC的關(guān)鍵部件之一，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系燃料電池堆輸出功率的大小和使用壽命的長短。鍍碳化鉻膜改性的不銹鋼板由于具有優(yōu)良的性能，已被應(yīng)用到PEMFC的不銹鋼雙極板上，但由于技術(shù)的限制，

2、碳化鉻膜層不可避免的存在微孔和缺陷，如何進一步提高碳化鉻改性極板的耐蝕性是其大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵，對加快PEMFC的商業(yè)化進程具有重要的意義。
　　 本文采用熱處理以及稀土鈍化等工藝對316L不銹鋼鍍碳化鉻板進行處理，以期進一步提高不銹鋼鍍碳化鉻板的耐腐蝕性能。
　　 在0.5mo1/L H2SO4+2mg/L F-（模擬PEMFC環(huán)境）溶液中考察了不同溫度和不同時間熱處理后316L不銹鋼鍍碳化鉻板的電化學(xué)性能。結(jié)果表明，隨

3、著熱處理溫度的升高，碳化鉻膜層的微孔減少、晶界間隙減小，膜層趨于致密，溫度過高則膜層出現(xiàn)顯微裂紋。最佳的熱處理工藝為:300℃下保溫2h。
　　 碳化鉻板經(jīng)最佳熱處理溫度處理后，在模擬陰極和陽極環(huán)境下（電壓為0.8V時）腐蝕電流密度分別從20.283μA·cm-2降至0.379μA·cm-2;4.625μA·cm-2降至0.115μA·cm-2，提高了電化學(xué)性能。交流阻抗的測試結(jié)果，熱處理工藝不僅改善了膜層的致密性，而且增大電子

4、轉(zhuǎn)移和電化學(xué)反應(yīng)的能壘，抑制和減緩了腐蝕反應(yīng)，對雙極板起到良好的保護作用。
　　 在模擬PEMFC陰極和陽極環(huán)境下，高錳酸鉀—稀土鹽鈍化處理均能使雙極板的開路電位提高約400mV，腐蝕電流密度降低約2個數(shù)量級。交流阻抗的測試結(jié)果，鈍化處理不僅提高表面膜的致密性，而且也提高膜層的電子轉(zhuǎn)移電阻，同時增大了基體金屬電化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)電阻，從而顯著改善了雙極板的耐蝕性能。
　　 高錳酸鉀—稀土鹽鈍化的最佳工藝條件為:KMnO4濃度