316L不锈钢金属双极板的电解抛光工艺

研究了不同温度、电压、时间对电解抛光处理后316L不锈钢金属双极板的表面质量及其耐腐蚀性能的影响,从而确定最佳的试验条件。通过单因素试验分析方法,制定了三因素三水平试验方案,结合不同条件下抛光后样品的表面形貌及其在0.5 mol/L硫酸+2 mmol/L F~-溶液中动电位极化曲线测试结果,分析了不同因素条件对抛光质量的影响。试验结果表明,当电解抛光液温度为75±5℃,电压为7 V,抛光时间为7 min时,抛光后所得到的316L不锈钢双极板表面质量最佳,且对应的耐腐蚀性能最好。     

燃料电池不锈钢双极板表面改性研究进展

不锈钢具有良好的导电性和耐蚀性、优异的机械性能和加工性能及较低的成本,是燃料电池双极板传统材料石墨的合适替代材料。然而,不锈钢双极板在燃料电池环境中容易形成钝化膜导致电池性能的减低;此外,在长时间电池运行过程中,不锈钢双极板容易发生腐蚀,其腐蚀产物容易造成催化剂中毒,从而导致电池性能的大幅降低。因此,不锈钢双极板必须经过表面处理或改性,以满足使用性能。本文详细描述了目前不锈钢双极板表面处理的研究现状,并对不锈钢双极板表面处理技术的发展方向做了展望。     

表面改性金属双极板在直接甲醇燃料电池中的应用

石墨双极板由于制作成本高、易碎等不利因素严重制约直接甲醇燃料电池（DMFC）的发展。表面改性后的金属材料由于具备接触电阻低，加工强度高等优点而受到广泛关注。但是，迄今为止，国内少见改性金属双极板在DMFC中的研究报道。本文分别对金属及其氧化物、导电高分子、碳膜及金属碳化物、金属氮化物作为金属材料表面改性膜层进行了详述。基于改性金属双极板在模拟DMFC运行环境中的腐蚀原理，重点分析了表面改性前后金属双极板的抗腐蚀性能、接触电阻、表面涂层的成分及形态等关键参数，分析比较了改性涂层金属双极板对燃料电池运行中的电化学行为和寿命的影响。展望了表面改性金属双极板在DMFC中应用的研究趋势，为实现DMFC便携式发展奠定了良好的基础。     

超声分散技术在燃料电池复合材料双极板制备中的应用

以天然鳞片石墨、炭黑和环氧改性酚醛树脂为原料,采用模压工艺制备石墨/聚合物复合材料双极板。研究了不同原料混合方式对复合材料双极板结构与性能的影响,并分别以最优化条件下制备的复合材料双极板和无孔石墨双极板组装了PEMFC单电池,对复合材料双极板的电化学性能进行了初步对比研究。结果表明：采用超声分散方式制得的双极板的各项性能都明显优于传统的机械混合方式制得的复合材料双极板;在低电流密度条件下,以复合材料双极板组装的PEMFC和以无孔石墨板组装的PEMFC的电池电压及功率密度基本一致;而由于复合双极板的电导率低于无孔石墨双极板,因此在大电流密度下,以复合材料双极板组装的PEMFC的电池电压和功率密度皆小于以无孔石墨板为双极板的PEMFC。     

氮气流量对质子交换膜燃料电池316L不锈钢双极板TiN涂层性能的影响

为了提高316L双极板的耐蚀性和导电性，采用多弧离子镀方法在不同氮气流量下制备TiN涂层。使用X射线衍射(XRD)、场发射电子扫描电镜(SEM)、膜电极电阻检测设备、电化学工作站等对所制备的TiN涂层的结构及其性能进行表征。研究结果表明：(1)具有TiN涂层的316L金属双极板比没有涂层的316L不锈钢金属双极板具有能更好的耐蚀性以及导电性。(2)在模拟的质子交换膜燃料电池(PEMFC)阴极环境中随着氮气流量的增加具有TiN涂层的金属双极板的耐蚀性先增强后减小，接触电阻先变大后减小。当氮气流量为200 mL/min时候测的最低的接触电阻为9.62 mΩ/cm²和最低的电流密度5.19×10^-7 A/cm²,极化电阻最大为4.990×10⁴Ω,此时为最佳工艺。     

导电聚苯胺膜的合成及其防腐性能

为了增强不锈钢(SS)双极板的耐腐蚀性能,采用循环伏安法(CV)在316L不锈钢(SS)表面电合成聚苯胺(PANI)薄膜。以0.2 M H_2SO_4+x NaCl水溶液为腐蚀介质,通过测量开路电位(OCP)、Tafel极化曲线和电化学阻抗谱(EIS),研究Cl-浓度对PANI/316L SS复合体系腐蚀行为的影响。结果显示:随着CV循环次数的增加PANI薄膜逐渐变厚;Cl~-浓度对PANI/316L SS耐腐蚀性能影响显著,随Cl~-浓度的增大,PANI/316L SS体系的耐蚀性降低。     

氧气对聚苯胺/316L不锈钢体系耐腐蚀性能的影响

为了防止不锈钢双极板在质子交换膜燃料电池(PEMFC)工作环境下发生腐蚀,在由0.1 mol/L苯胺单体与0.2 mol/L H_2SO_4组成的水溶液中采用循环伏安法在316L不锈钢(SS)表面电化学合成了导电聚苯胺(PANI)薄膜。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析了PANI的化学结构,采用扫描电镜(SEM)观察了表面形貌,发现所合成的PANI具有苯-醌交替的中间氧化态结构,PANI膜呈现纤维状形貌特征。采用极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)对比研究了在0.2 mol/L H_2SO_4中氧气对PANI/316L SS和无涂层316L SS耐腐蚀性能的影响。结果表明,氧气促进了PANI/316L SS界面处保护性氧化膜的形成,使PANI/316L SS体系的耐腐蚀性能提高。     

PF/MCMB/石墨/CF复合材料燃料电池双极板的研制

针对目前机加工燃料电池石墨双极板、金属双极板的不足,研究了采用酚醛树脂(PF)、中间相碳微球(MCMB)、石墨和碳纤维(CF)为原料通过模压成型、渗碳烧结工艺制备复合材料双极板。结果表明,所研制的复合材料双极板具有更佳的综合性能,其制造成本低、效率高,碳元素含量达95%,压缩强度大于100MPa,弯曲强度大于30MPa,体积电阻率小于50×10-6Ω·m,所组装的单电池能满足燃料电池苛刻工作条件和性能上的要求。     

温度对医用316L不锈钢在生理盐水中锈蚀的影响

通过测试电化学阻抗谱、动电位极化曲线和扫描电化学显微镜面扫描图,研究温度对医用316 L不锈钢在生理盐水中腐蚀的影响。研究发现,在生理盐水中,升高温度能够促进316L不锈钢的电化学腐蚀,特别是点蚀的发生发展,而降低温度则能减弱316L不锈钢的电化学腐蚀。因此,要避免医用316L不锈钢与生理盐水的长期接触,特别是在高温环境中,更应避免或者采取一定的防护措施。     

PEMFC不锈钢双极板防腐涂层研究综述

质子交换膜燃料电池(PEMFC)被认为是氢能最佳的利用方式，双极板是燃料电池结构的主体，同时也占电堆成本20%～40%,为了实现PEMFC的商业化，双极板性能提升和成本降低已成为研究热点。金属双极板被认为是未来最佳的双极板选材，但其容易被PEMFC的酸性环境腐蚀并生成钝化层，影响电堆整体性能，因此必须在SS上涂覆保护性涂层。本文综述了用于双极板的主要类型和用于不锈钢双极板防腐涂层材料的研究进展，并总结了面临的挑战和未来的研究方向。