用于PEMFC的Fe-Cr-Ni合金雙極板的表面化學(xué)處理的研究.pdf

1、不可再生的化石資源是當(dāng)前能源的主體,然而在大量消耗的同時也造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染,使得人類社會的可持續(xù)發(fā)展問題面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)是一種高效無污染的綠色能源,可以解決經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源短缺及環(huán)境污染之間日益加劇的矛盾。雙極板作為PEMFC的核心部件之一,在燃料電池中主要起到分布及分隔陽極、陰極氣體和集流導(dǎo)電的作用。金屬雙極板因具有良好的機(jī)械加工性克服了傳統(tǒng)石墨雙極板機(jī)械性能較差,流場加工成本高等缺點受到了廣泛的關(guān)注

2、。但金屬雙極板在PEMFC的弱酸性工作環(huán)境下會受到腐蝕,降低電池的性能。通常做法是在金屬雙極板表面鍍膜提高耐腐蝕,然而鍍膜增加了成本,鍍層的缺陷不可避免,阻礙了金屬的雙極板的應(yīng)用。
　　 本文采用本課題組前期熔煉合成的新型Fe-Cr-Ni合金,對合金雙極板進(jìn)行表面化學(xué)改性處理。通過0.5mol/LH2SO4+2ppm HF溶液來模擬質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板所處的腐蝕液環(huán)境,研究了各種化學(xué)處理對合金雙極板的耐腐蝕性能影響。另外通過

3、Wang氏接觸電阻測試法研究各種化學(xué)處理對導(dǎo)電性的影響,利用FESEM和AFM研究表面化學(xué)處理后的形貌變化,通過光電子能譜分析(XPS)分析表層元素的價態(tài),從而分析了不同的表面改性方法導(dǎo)致表面導(dǎo)電性差異的原因。
　　 研究結(jié)果表明經(jīng)過6次電化學(xué)處理的新型Fe-Cr-Ni合金在耐腐蝕性和導(dǎo)電性方面都達(dá)到了雙極板的要求,但是在電池運(yùn)行時其壽命較短,說明單純的電化學(xué)氧化工藝不能滿足電池長久運(yùn)行的需求。X酸處理.低溫氮化工藝可以提高合金