质子交换膜燃料电池金属双极板材料研究进展

双极板在质子交换膜燃料电池(PEMFC)中具有隔离反应介质、收集电流、提供气体通道的作用，金属材料用于双极板面临腐蚀及表面层钝化影响电池性能等问题．在介绍了研究金属双极板性能的方法，包括接触电阻测试、电池极化性能测试、模拟电化学方法等测试方法的同时，着重介绍了在双极板中应用的不同种类铁基金属材料、轻金属材料的性能及各种表面涂层技术的研究进展．简单介绍了PEMFC中，金属双极板材料研究所应重点解决的技术问题．     

质子交换膜燃料电池双极板化学镀Ni-Cu-P表面改性

针对不锈钢作为燃料电池双极板存在的接触电阻高等问题,通过化学镀Ni-Cu-P对其进行表面改性,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)分析、界面接触电阻测试和模拟燃料电池环境腐蚀性能试验等方法,研究了表面改性对不锈钢双极板性能的影响。结果表明,经过化学镀Ni-Cu-P处理的双极板接触电阻大为降低,并且在模拟质子交换膜电池腐蚀环境下耐腐蚀性能得到较大提高。     

质子交换膜燃料电池双极板防护涂层研究进展

质子交换膜燃料电池(PEMFC)作为第4代发电技术,具有结构紧凑、体积小、能量密度高、效率高、启动快、低温运行以及零排放的绝对优势,被认为是现阶段理想的清洁能源之一,是未来新能源汽车理想的供能部件,受到各国学者的广泛关注。双极板作为PEMFC重要的组成部件之一,不仅能够将单电池串联、并联或是混合联结形成电池堆,起到支撑作用,还能够隔绝阴极、阳极的反应气体,排出电池堆反应产生的热量和水,对PEMFC电池堆的性能至关重要。合适的双极板材料要具有优异的导电性和耐腐蚀性,已成为PEMFC研究领域的一个热点。简述了PEMFC的工作原理以及近年来石墨双极板、金属双极板以及复合双极板的研究情况,指出了PEMFC在工作条件下对金属双极板的性能要求及改性难题。着重对不锈钢双极板的表面涂层改性进行了研究,列举了碳基涂层、金属及其化合物涂层、导电高分子聚合物涂层、疏水涂层等一系列涂层的研究进展和性能,分析对比了它们在PEMFC双极板表面改性中的优缺点。分析结果表明,过渡金属碳、氮化物以及碳/陶瓷复合涂层具有良好的导电性和耐蚀性且成本较低,是当前以及未来的研究热点,同时如何增强涂层与基体的结合力,也是今后双极...     

质子交换膜燃料电池研究现状

质子交换膜燃料电池在结构和关键技术方面已取得很大突破,但是在降低制造成本以及提高催化剂抗中毒能力等方面还存在一定问题。简要介绍了质子交换膜燃料电池的原理,概述了面临的困难以及最新的解决办法,并对质子交换膜燃料电池的发展前景进行了展望。     

质子交换膜燃料电池用不锈钢双极板的腐蚀与表面改性研究进展

双极板是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心组件之一,占电池组重量和成本的大部分。不锈钢由于具有强度高、导电、传热性好以及耐腐蚀等优点,因此被作为双极板材料。然而,在PEMF℃环境下,不锈钢会发生腐蚀并且表面会产生高电阻钝化膜,从而降低电池性能。为此,国内外研究者对不锈钢双极板的腐蚀与表面处理展开了广泛的研究,本文对此进行了详细阐述。     

质子交换膜燃料电池极板及其表面改性研究进展

在质子交换膜燃料电池（Proton exchange membrane fuel cells,PEMFCs）的部件中,双极板是重要组成部分。双极板约占燃料电池成本、质量、体积的40 %、80 %、50 %。传统的PEMFC因为石墨双极板的材料、工艺等问题,造成其体积和质量较大,这增加了汽车的重量,缩小了汽车底盘地可用空间,影响了质子交换膜燃料电池汽车的性能。因此开发体积小、成本低、制备工艺简单的双极板对推进质子交换膜燃料电池的商业化应用具有重要意义。金属双极板因其成本低、力学性能好、导电性、导热性、体积相对易控等特点,在PEMFC领域备受关注。但金属双极板在PEMFC环境中易生成钝化膜,导致其接触电阻增加。因此,如何在提高金属双极板耐蚀性的同时,保持良好的导电性,是当前对PEMFC研究的重点。本文综述了石墨、复合材料和金属双极板制备工艺及表面改性方法。讨论了双极板及其表面碳化物涂层、金属涂层和氮化物涂层的优缺点,并比较了这些涂层在PEMFC环境下的耐腐蚀性和界面接触电阻性能。     

质子交换膜燃料电池中TA1双极板的表面改性研究

针对TA1金属双极板,采用双辉光等离子方法制备出表面Zr改性层(Zr-TA1),研究了改性层的微观结构和性能.结果 表明,Zr改性层厚度约为3μm且表面平整致密.在模拟PEMFC阴/阳极环境下,Zr-TA1的自腐蚀电位明显升高,腐蚀电流密度降低了1～2个数量级.Zr改性层提高了TA1的疏水性能,其接触角由TA1双极板的...     

质子交换膜燃料电池双极板的研究现状及展望

质子交换膜燃料电池（PEMFC）除具有燃料电池的一般特点（如能量转化率高、环境友好等）外,同时具有可在室温快速启动、寿命长、比功率和比能量高等特点,已成为世界各国研究热点之一。双极板是PEMFC的关键部件,对其体积、重量、性能等都具有重要影响。目前,国内外有关双极板的研究主要集中在材料和流场设计方面,尤以材料设计为研究重点。本文重点阐述了国内外双极板材料和流场的研究近况,对比分析了不同材料和流场双极板的优缺点,对其应用及发展前景进行了展望。     

质子交换膜燃料电池钛基双极板多弧离子镀TiN膜的腐蚀行为

为了增强钛金属双极板的耐腐蚀性能,通过多弧离子镀膜技术在钛基双极板表面镀一层TiN,对薄膜的表面形貌,晶体结构与耐腐蚀性能之间的关系进行研究.结果表明:镀有TiN膜样品的耐腐蚀性能比未镀膜样品的有明显提高,其腐蚀电流密度最低可达201 μA/cm2.测试其动电位极化曲线和恒电位极化曲线发现,样品的耐腐蚀性能与薄膜的晶体结构以及表面颗粒和孔洞有密切的关系.适当的晶体择优取向有利于提高样品的耐腐蚀性能,而表面的颗粒和孔洞对样品的长期耐腐蚀性有很大影响.通过能谱分析发现,腐蚀后的样品表面发生了氧化.     

质子交换膜燃料电池金属双极板表面改性研究进展

双极板是质子交换膜燃料电池（Proton exchange membrane fuel cell,PEMFC）的关键部件,对燃料电池的寿命、成本及性能具有重要影响。相比于石墨双极板和碳基复合材料双极板,金属双极板体积小、强度高、导电性能优异,已成为PEMFC双极板的主流材料。然而金属双极板易在PEFMC两极环境中产生腐蚀,且极板表面生成的氧化膜会降低其导电性,严重阻碍了金属双极板的进一步应用。从金属双极板基材选材、涂层结构设计及其性能等方面综述了金属双极板表面改性研究进展,特别探讨了金属双极板金属基涂层（贵金属、金属碳/氮化物、合金等）和碳基涂层（石墨、导电聚合物、无定型碳等）的最新研究成果,从涂层的膜基结合强度、耐蚀性、导电性和疏水性等方面探讨了现有涂层的优劣,涂层结构复合和纳米化有助于提升涂层的致密性,同时可进一步提升涂层导电性和耐蚀性。如何降低金属双极板材料和表面改性成本,提高极板耐蚀性、导电性和可靠性成为双极板研究的趋势,其对PEFMC性能提升和产业化推进具有重大意义。     

质子交换膜燃料电池金属双极板的腐蚀与表面防护研究进展

    双极板是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心多功能部件,占据电池组重量和成本的绝大部分.目前PEMFC双极板材料主要有石墨、金属及相关复合材料.与石墨类材料相比,金属材料在强度、抗气体渗透、规模化生产及加工成薄板以提高电池比功率等方面显示明显优势,但其面临的主要挑战是腐蚀问题,这导致电池性能下降.为此,国内外围绕金属双极板的腐蚀与防护问题开展了广泛研究,并取得了长足进展.本文对此进行了简要评述.     

航空铝合金大气腐蚀加速试验研究

对模拟航空铝合金大气腐蚀的周期浸润腐蚀试验和综合环境试验进行了研究.采用电化学和材料研究技术对户内外试验进行了比较.结果表明：综合环境试验较好地模拟了大气腐蚀过程中材料表面干/湿循环和电化学特点,同时也较好地模拟了铝合金的宏观形貌和微观形貌;加速试验的腐蚀产物主要以非晶态物质的形式存在,也较好地模拟了户外暴露试验的动力学特征.对户内试验的加速性进行了讨论.     

用Kelvin探头技术研究铝合金的大气腐蚀

选择航空工业广泛使用的铝、铝合金及其涂层的试样，利用自行研制的Kelvin探头大气腐蚀测定仪、扫描电镜等设备，研究了纯铝试样随温、湿度变化，其表面电位的变化规律，测定了铝合金及涂层试样大气曝晒试验和周浸试验前后的表面电位、形貌,对铝、铝合金以及涂层的腐蚀规律进行了初步的探讨.结果表明，纯铝试样表面无可见液膜时，腐蚀电位随相对湿度增加逐渐下降；表面有可见液膜时，随着液层蒸发逐渐减薄，电位逐渐正移.铝合金裸材在北京大气环境下电位变化较小，且各个位置的电位基本相同.带涂层的试样优先在缺陷处发生腐蚀，并不断向周围扩展，涂层的剥离面积不断增大.涂层的铝合金，划痕处在腐蚀发生的初期腐蚀电位向负方向变化很快，但是随着时间的延长，腐蚀电位变化的速率减慢，并有向正方向移动的趋势.      

6063铝合金化学镀Ni-P合金工艺研究

根据6063铝合金的组成,研究了一种仅包含脱脂、浸锌及水洗等前处理工序的化学镀镍磷合金工艺规范。实验结果表明：该工艺简单,化学镀镍层光泽度高、结合力强、颜色稳定、镀层致密,磷含量在10％～12％之间,镀态硬度达到500HV以上,远高于阳极硬质氧化层。     

STUDY ON THE HOT DEFORMATION BEHAVIORS OF Al-Zn-Mg-Cu-Cr ALUMINUM ALLOY

The hot deformation behaviors and mierostructures of Al-Zn-Mg-Cu-Cr aluminum alloy have been studied using thermal simulation test, optical microscopy and transmission electron microscopy. As a result, the true stress versus true strain curves and the microstructures under various deformation conditions are obtained. The microstructures gradually incline to dynamic-recrystallization with the deformation temperature rising and the recrystallization grains refine with the decrease of deformation temperature or with raising the strain rates. The quantitative relationship between the Zener-HoUomon parameter (Z) and average recrystallization grain size in the subsequent heat treatment is set up.     

铝合金电子束焊接气孔的分析

在电子束焊接试验的基础上,分析了6061-T6铝合金焊缝气孔产生的倾向和坡口表面焊前清理、焊片除气、焊接参数、预热以及重熔方法之间的关系.     

2024-T3铝合金初始不连续状态的研究

在探讨了材料初始不连续状态的计算方法的基础上建立了基于断裂力学的估算模型,并用AFGROW软件对2024T3铝合金的初始不连续状态值进行了估算.结果表明,2024T3铝合金材料的初始不连续状态符合双参数威布尔分布,并给出了初始不连续状态分布在预腐蚀试件疲劳寿命估算时的应用实例,其结果与试验值较为吻合.     

大型预焙铝电解槽直接生产铝硅钛合金试验研究

我国储量丰富的铝土矿资源其主要特点是高硅、高钛低铁的一水硬铝石型,用于生产氧化铝的条件十分苛刻,工艺流程长,能耗高。在大型预焙铝电解槽上添加硅、钛、氧化铝直接电解生产ＡＩ－Ｓｉ－Ｔｉ合金新工艺,能缩短工艺流程,减少投资,降低能耗和成本。首次在１４０ｋＶ大型预焙铝电解槽直接生产ＡＩ－Ｓｉ－Ｔｉ的工业试验,使得该工艺在原来只在中小型自焙槽上实施的基础上有了重大突破。试验期间其平均电流效率为同比铝电解槽电流效率的９０．２％,为我国铝土矿提供了冶炼优质合金材料的新途径。实现了铝土矿的综合利用,具有明显的经济效益和社会效益。直接电解所得铝硅钛合金作为中间合金,根据需要配制成各种含钛铸造合金,广泛用于汽车、摩托车工业,内燃机活塞、机械制造、电压电器等行业,大量工业试验证明在强度、热稳定性、耐磨损性能方面与传统的熔配法合金比     

铝合金FBTIG焊的试验研究

进行了SiO2、TiO2、CaF2以及自行研制的AF305多组元活性剂铝合金FBTIG焊接试验,研究了间隙和活性剂对FBTIG焊缝成形的影响。研究发现,只有当间隙远小于传统TIG焊和A—TIG焊的焊缝熔宽时,间隙才能对最终焊缝成形产生较大影响。AF305多组元活性剂比SiO2、TiO2、CaF2等单组元活性剂增加焊接熔深效果明显,当间隙为4mm时,焊缝深宽比D／W达到0．52。     

薄壁铝合金电子束焊工艺

对0．8mm厚LF2铝合金板进行了电子束对接的初步研究,得到了适宜短板电子束对接的工艺参数,在此工艺下得到的对接接头拉伸强度为153．3 MPa,为母材强度的63．3％。强度低的主要原因是未能填充焊丝、焊缝中存在气孔等。