質子交換膜燃料電池不銹鋼雙極板表面改性研究.pdf

1、質子交換膜燃料電池(protonexchangemembranefuelcell，PEMFC)是一種能高效地將燃料和氧化劑中的化學能直接轉化為電能的裝置。 PEMFC以其能量密度高、環(huán)境友好及能量轉化率高等優(yōu)點，可望廣泛應用于未來移動電源及固定電站等領域。 PEMFC的關鍵部件之一是雙極板。雙極板質量的好壞將直接決定燃料電池堆輸出功率的大小和使用壽命的長短，要求其不僅具有高的導電率、耐腐蝕性、低密度、高的機械強度和耐氣體

2、滲透性，而且必須具備材料成本低、易加工、良好的尺寸穩(wěn)定性等特點，同時還應是熱的良導體，以保證電池堆內部溫度分布均勻和廢熱的順利排出。 不銹鋼以其優(yōu)良的機加工及氣體不透過性特別適合作為雙極板材料，但由于其耐腐蝕性較差，表面鈍化膜的存在又增大接觸電阻，使不銹鋼不能直接應用，需要進行表面改性，以提高抗腐蝕性和減小接觸電阻。 本文針對316不銹鋼薄板材料，采用制備化學轉化膜后再進行化學導電鈍化后處理的方法，以AgNO3與HNO3

3、混合液為改性劑，在不銹鋼表面化學鍍銀，在模擬PEMFC環(huán)境下，減小接觸電阻的同時增強不銹鋼耐腐蝕性。 接觸電阻測試顯示，在壓力達到150N·cm-2時，制備化學轉化膜后的不銹鋼與電極擴散層間接觸電阻達到20mΩ·cm2左右，比處理前降低了10倍； 而經過鍍銀后接觸電阻雖然變化不大，但仍然有所下降，基本能達到16mΩ·cm2左右； 超深度表面形態(tài)顯微鏡測試顯示，處理后的不銹鋼表面呈現(xiàn)均勻的灰色網(wǎng)格狀膜層，表面蝕孔有

4、被覆蓋的跡象； EDS測試表明，不銹鋼蝕孔內含有微量Ag元素； XRD測試顯示處理后不銹鋼導電性增強的原因是Fe0.64Ni0.36同一晶面指數(shù)下相對百分含量不同，以及不銹鋼內部單質金屬復合物的穩(wěn)定存在； 在模擬PEMFC環(huán)境下腐蝕溶液中，開路電位-時間曲線顯示改性后的不銹鋼開路電位有一定提高，顯示了較高的電性能； 動電位極化曲線也表明處理后的不銹鋼自腐蝕電位明顯提高，而腐蝕電流密度也較未處理的不銹鋼降低