燃料電池用不銹鋼基雙極板表面改性研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)是一種可以將燃料和氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的清潔能量轉(zhuǎn)換裝置。具有能量轉(zhuǎn)化效率高、清潔無(wú)污染、無(wú)噪音、運(yùn)行可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，是很具有前景的新型能源裝置。雙極板是PEMFC關(guān)鍵部件之一，占據(jù)電堆重量的60％-70％，電堆的生產(chǎn)成本40％左右。傳統(tǒng)石墨雙極板價(jià)格高昂、質(zhì)脆，目前國(guó)際上主要應(yīng)用薄金屬板替代傳統(tǒng)石墨雙極板，以期降低成本，并提高電池堆的體積能量密度和質(zhì)量能量密度。 為提高金屬雙極板的耐腐

2、蝕性和保持高表面導(dǎo)電性，本課題組提出了電鍍鉻氮化復(fù)合處理作為304不銹鋼雙極板材料的改性方法，前期的研究取得了很好的效果。但是，電鍍鉻存在微裂紋，經(jīng)過(guò)氮化的鍍層有時(shí)裂紋不能完全閉合。本文分析了復(fù)合處理層裂紋不能完全閉合的原因，在不同工藝條件下制備了三組鍍鉻304ss，在550℃溫度條件下進(jìn)行了10小時(shí)的滲氮處理，并對(duì)其進(jìn)行了電化學(xué)和接觸電阻的測(cè)試。結(jié)果顯示，在250g/LCrO3+2.5g/L H2SO4的鍍液中、溫度為70℃、電流密度

3、為25A/dm2時(shí)在304ss表面獲得的乳白鉻鍍層，經(jīng)氮化后，光學(xué)金相顯微鏡觀察結(jié)果顯示無(wú)裂紋存在。而氮化后的硬鉻鍍層，含有大量微小裂紋；多裂紋鉻鍍層經(jīng)氮化后有粗大裂紋存在。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果顯示，氮化乳白鉻鍍層在模擬PEMFC環(huán)境中(0.05mol/L H2SO4+2mg/LF)在通入H2/O2的情況下耐腐蝕性都優(yōu)于其他兩組，維鈍電流密度分別為5～6μA/cm2和3～5μA/cm2。在陰極環(huán)境的通入空氣0.6V恒壓極化和陽(yáng)極環(huán)境通入氫氣-