用于PEMFC雙極板的新型Ni-Cr-Fe合金的制備.pdf

1、分類號——UDC學號10—49720—80091武多萎理歹大穿學位論文題目用5PEMFC雙極板的新型NierFe合金的制備英文PreparationonnewNi—CrFealloy題目墾苧墜i衛(wèi)Q!墼墜!叢星苧魚!=里基△焦E￡研究生姓名疊整姓名籃壅塑職稱鏊撞學位盥指導教師單位名稱撾盤復金塹墊盔國窒重!量塞墜窒一郵編430070申請學位級別亟論文提交日期2Q羔Q生!!旦論文答辯日期2Q!Q生!!月學位授予單位盍墊墨三盤堂學位授予日期答

2、辯委員會主席猩壹篁一評閱人堡連寶周整：2010年11月武漢理工大學碩士學位論文摘要雙極板是質子交換膜燃料電池的關鍵部件之一，在燃料電池中主要起分隔氧化劑和還原劑，分隔電堆中每個電池和收集輸送電流的作用。質子交換膜燃料電池雙極板的成本和性能對推進質子交換膜燃料電池產業(yè)的進程有著很大的影響。為了解決傳統(tǒng)石墨雙極板成本高、不易加工的缺陷，為了克服目前主要研究的金屬雙極板鍍膜成本高、鍍層隱患大的障礙，本論文熔煉合成新型NiCrFe合金，并探索出

3、一種表面化學處理方法對該合金雙極板進行表面改性，從理論上分析了此方法的可行性，并進行了單電池測試。以此為依據(jù)在具體實驗中對此方法的工藝、表面改性前后的微觀結構分析以及其耐腐蝕性能和表面接觸電阻進行了探索。本文以純Ni、Cr、Fe為原料，更改含量配比，利用真空感應熔煉爐合成多組NiCrFe合金，對表面化學處理試劑的種類和處理條件進行研究，并通過05mol／LH2S042ppmHF溶液來模擬質子交換膜燃料電池腐蝕液環(huán)境，從耐腐蝕性及導電性兩

4、方面來評價篩選出最佳Ni、Cr、Fe配比和最好的表面化學處理手段，最后對該種雙極板與石墨雙極板、鍍膜金屬板單電池性能進行測試。通過動電位極化曲線和與石墨碳紙的接觸電阻來表征和優(yōu)化工藝。結果表明，采用綜合性能最佳的組分Ni、Cr、Fe質量比分別為32％、30％、38％的金屬雙極板作為基體，采用x酸表面化學處理8rain作為表面改性手段來改善合金的性能，并能夠得到擁有最高導電性和最強抗腐蝕性能的新型NiCrFe合金雙極板，性能能夠達到PEM

5、FC的設計標準，并且單電池性能測試結果也比較滿意。通過XPS分析表面層元素的價態(tài)，通過AES深度分析研究其表層膜結構，利用FESEM和AFM研究其形貌，結合其接觸電阻變化規(guī)律，可知，X處理8min后的新型NiCrFe合金表面形成一層納米級尖端，在電場作用下，這些尖端更容易聚集更多的電荷，導電性的顯著增加是因為納米級尖端放電，電子傳遞到擴散層(石墨碳紙)的效率得到很大提升。關鍵詞：金屬雙極板，表面化學處理，納米級尖峰，縱向電導率，真空感應