Ydeevneparametre for titanium bipolære plader med forskellige belægninger

Belægning af et lag af ledende korrosionsbestandig belægning på titaniumoverfladen kan effektivt undgå dannelsen af ​​oxidfilm på overfladen af ​​titanium bipolære plade og opfylde ydeevnekravene til elektrodepladen. Ud over korrosionsbestandighed og fremragende elektrisk ledningsevne skal belægningen også have god vedhæftningsstyrke med underlaget. Samtidig vil temperaturen på PEMFC skifte mellem stuetemperatur og 80 gradergradC, skal belægningen og substratmaterialet have lignende termiske udvidelseskoefficienter. For at undgå delaminering og revner af belægningen under temperaturændringsprocessen, vil beskyttelsen af ​​materialet gå tabt.

Almindelig anvendte belægninger er hovedsageligt opdelt i 2 kategorier, nemlig metalbaserede belægninger (ædelmetaller, metalkul/nitrid) og kulstofbaserede belægninger (grafit, ledende polymerer, amorft carbon osv.).

Ydeevneparametre for titanium bipolære plader med forskellige belægninger

Som en vigtig del af brintbrændselsceller spiller bipolære plader en afgørende rolle for cellens ydeevne, omkostninger og holdbarhed. De to vigtige spørgsmål, der i øjeblikket begrænser kommercialiseringen af ​​brintbrændselsceller, er omkostninger og holdbarhed, og prisen på bipolære plader bestemmes til en vis grad af elektrodematerialet, flowfeltbehandlingen og elektrodebelægningsprocessen.

Grafit- og kulstofbaserede kompositmaterialer kan ikke længere opfylde kravene til brintbrændselsceller med hensyn til ydeevne, og metalmaterialer er nu blevet mainstream-materialerne til bipolære brintbrændselsceller. Derudover har høj effekt altid været jagten på brintbrændselsceller. Titan og titanlegeringer i metalmaterialer har lav densitet og høj specifik styrke og har fremragende korrosionsbestandighed i brintbrændselsceller, hvilket kan reducere vægten og volumen af ​​bipolære plader betydeligt. Den massespecifikke effekt og volumenspecifikke effekt af batteriet er væsentligt forbedret, og korrosionsprodukterne, der genereres af titanium og titanlegeringer under langvarig drift, er mindre giftige for protonudvekslingstilstande og katalysatorer, hvilket er befordrende for at forbedre stabiliteten og holdbarheden af batteridrift.

Metal carbon/nitrid og amorfe carbon belægninger fremstillet på overfladen af ​​titanium bipolære plader har fremragende omfattende egenskaber og har høj forsknings- og anvendelsesværdi. Imidlertid er disse belægninger tilbøjelige til pinhole-defekter, så hovedmålet med den nuværende forskning er at forbedre belægningens kompakthed, filmbaserede bindingsstyrke og belægningens overfladeledningsevne. Derudover bør belægningen have god hydrofobicitet for at lette udledningen af ​​det vand, der produceres ved reaktionen.

For at opfylde disse omfattende egenskaber stilles der højere krav til belægningens strukturelle design og organisatoriske sammensætning. Komposit- og nanostrukturen af ​​belægningsstrukturen kan forbedre tætheden, korrosionsbestandigheden og den elektriske ledningsevne af belægningen til en vis grad og forbedre servicestabiliteten og pålideligheden af ​​titaniumpladen, som er hovedretningen for fremtidig udvikling.