PECVD法原位渗氮表面改性钛双极板的性能

为了提升钛双极板的导电性和耐腐蚀性,利用氮气等离子体原位渗氮法对钛片（TA2）进行表面改性,制备了系列氮化钛涂层,系统研究了反应温度和渗氮时间对涂层表面形貌、疏水性、界面导电性和耐腐蚀性的影响。结果表明,温度过高会导致氮化钛生长过快,颗粒尺寸较大;温度较低不利于表面反应,涂层不能完全覆盖钛基底;渗氮时间较短,表面生成不规则的纳米生长核,致使涂层不平整、钛基底裸露;渗氮时间过长,涂层呈阶梯堆垛状,平整度降低。650 °C下渗氮90 min制备的氮化钛涂层（TiN-650-90）均匀平整,组成为TiN_0.26;TiN-650-90的水接触角提升至105.4°,表面疏水性有利于改善燃料电池的水管理性能;界面接触电阻（ICR）随加载压力增大而降低,2.75 MPa时TiN-650-90的ICR稳定至6.5 mΩ·cm2,满足美国能源部（DOE）要求（≤10 mΩ·cm2）;TiN-650-90的腐蚀电流密度为0.56 μA·cm–2,–0.1 V恒电位下的电流密度为0.67 μA·cm–2,耐腐性和稳定性较钛的明显提升。该方法制备氮化钛涂层表面改性钛双极板,具有沉积温度低、速度快,疏水性、导电性和耐腐蚀性优良等优点,可为金属双极板表面改性提供方法借鉴和工艺参考。      

碳基复合材料模压双极板研究进展

双极板作为质子交换膜燃料电池（PEMFCs）的重要组成部件,对电池堆的重量、体积、效率、耐久度、成本起着决定性作用。目前,金属板与石墨板电堆制备技术相对成熟,已经广泛应用于商用车、乘用车领域,但复合双极板的生产制造因原料配方未完全实现国产化、无法大批量流水线生产、成本较高等在我国仍未大批量投入市场,寻找低成本的原材料、优化原料配比及加工条件、缩短加工周期对复合双极板的产业化具有重要意义。本文首先比较了金属双极板、石墨双极板和复合双极板的特点,介绍了复合双极板的模压工艺及优点,然后概述了碳基复合材料模压双极板的研究进展,包括以酚醛树脂、环氧树脂和乙烯基酯树脂等热固性树脂为黏结剂的树脂/石墨复合双极板和炭黑、碳纤维、碳纳米管增强复合双极板,重点总结了原料种类、配比和成型工艺条件对双极板性能的影响,最后梳理了复合双极板的产业化现状,提出国内外主要双极板研发企业面临的问题,并对复合双极板的发展方向进行了展望。