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作 者:王明超 林国强 莫亚杰 吴爱民 郝凯歌 董闯[1] Wang Mingchao;Lin Guoqiang;Mo Yajie;Wu Aimin;Hao Kaige;Dong Chuang(Key Laboratory for Material Modification by Laser,Ion and Electron Beam.s(Ministry of Education),Dalian University of Technology,Dalian 116024,China)
机构地区:[1]三束材料改性教育部重点实验室大连理工大学,大连116024
出 处:《真空科学与技术学报》2018年第11期972-979,共8页Chinese Journal of Vacuum Science and Technology
基 金:国家重点研发计划课题(No.2016YFB0101206)
摘 要:针对在燃料电池不锈钢双极板电堆上应用的Cr0. 23C0. 77非晶改性薄膜使用寿命低的问题,仍然采用脉冲偏压电弧离子镀技术,在Cr0. 23C0. 77薄膜与316L不锈钢基体之间增加制备一层耐点蚀钛合金过渡层,考察过渡层对改性薄膜表面综合性能的影响。首先在316L不锈钢基体上选择TA1、TA9、TA10和Ti35四种工业钛合金分别进行预选过渡层材料的沉积制备,对所得样品进行耐蚀性能的对比检测,结果显示,在模拟电池阴极环境下,四种样品中Ti35材料的耐蚀性能最优,可确定为过渡层的首选材料;之后再在不锈钢双极板样品上制备有Ti35过渡层的316L/Ti35/Cr0. 23C0. 77复合薄膜,与只有Cr0. 23C0. 77单层薄膜的样品一起进行表面综合性能的对比测试,结果表明,添加Ti35钛合金过渡层后,双极板在保持原有导电性能的接触电阻为3. 0 mΩ·cm2(0. 6 MPa下)左右和水接触角大于100°的疏水性能的基础上,耐蚀性能得到了明显的改善,在模拟阴极环境的动电位腐蚀测量条件下,腐蚀曲线中出现了一个明显的平台钝化区,从-0. 3~0. 9 V较宽的电位范围内腐蚀电流一直保持低于10-6A·cm-2水平,并且破钝电位高达1. 0 V以上。这将有利于提高双极板的表面防护性能和使用寿命。We addressed the pinhole corrosion problem at the interface of the surface modified, amorphous Cr0.23 C0.77 coating and 316L stainless-steel plate of fuel cell. The solution was an inserted Ti-alloy layer,deposited by pulse bias arc ion plating. The influence of the Ti-alloy insertion layer on the interfacial corrosion was investigated in operation environment of proton exchange membrane fuel cell (PEMFC). The preliminary results show that the Ti35 alloy transition layer has a major impact. For example, the Ti35-alloy layer significantly increased the corrosion resistance (and bipolar plate service time) under the conditions:at an interface contact resistance of ~ 3.0 mΩ· cm2 and a water-contact angle above 100°. Simulated in PEMFC environment, a well-defined passive region platform showed up in the potentiodynamic polarization curve; the current density was always below 10-6 A · cm-2 (0.6 MPa) in -0. 3 to 0. 9 V range; and the breakdown potential was up to 1.0 V.
关 键 词:膜燃料电池金属双极板 脉冲偏压电弧离子镀 钛合金过渡层 耐蚀性能 导电性能 疏水性能
分 类 号:TG178[金属学及工艺—金属表面处理] TB43[金属学及工艺—金属学]
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