Különböző bevonatú titán bipoláris lemezek teljesítményparaméterei
A vezetőképes korrózióálló bevonat bevonása a titán felületére hatékonyan elkerülheti az oxidfilm képződését a titán bipoláris lemez felületén, és megfelel az elektródalemez teljesítménykövetelményeinek. A korrózióállóságon és a kiváló elektromos vezetőképességen túlmenően a bevonatnak jó tapadási szilárdsággal is kell rendelkeznie az aljzattal. Ugyanakkor, mivel a PEMFC hőmérséklete szobahőmérséklet és 80 fok között változikfokozatC, a bevonatnak és a hordozóanyagnak hasonló hőtágulási együtthatóval kell rendelkeznie. Annak érdekében, hogy elkerüljük a bevonat leválását és repedéseit a hőmérséklet-változási folyamat során, az anyag védelme elveszik.
Az általánosan használt bevonatok főként 2 kategóriába sorolhatók, nevezetesen a fém alapú bevonatok (nemesfémek, fém szén/nitrid) és a szén alapú bevonatok (grafit, vezető polimerek, amorf szén stb.).
Különböző bevonatú titán bipoláris lemezek teljesítményparaméterei
A hidrogén üzemanyagcellák fontos részeként a bipoláris lemezek döntő szerepet játszanak a cella teljesítményében, költségében és tartósságában. A hidrogén üzemanyagcellák kereskedelmi forgalomba hozatalát jelenleg korlátozó két fontos kérdés a költség és a tartósság, a bipoláris lemezek költségét pedig bizonyos mértékig az elektródák anyaga, az áramlási mező feldolgozása és az elektródabevonat előkészítési folyamata határozza meg.
A grafit és szén alapú kompozit anyagok már nem képesek teljesíteni a hidrogén üzemanyagcellákkal szemben támasztott követelményeket a teljesítmény tekintetében, és a fémanyagok mára a hidrogén üzemanyagcellás bipoláris lemezek fő anyagává váltak. Ezenkívül a nagy teljesítmény mindig is a hidrogén üzemanyagcellákra való törekvés volt. A fémanyagokban található titán és titánötvözetek alacsony sűrűséggel és nagy fajlagos szilárdsággal rendelkeznek, és kiváló korrózióállósággal rendelkeznek a hidrogén üzemanyagcellákban, ami jelentősen csökkentheti a bipoláris lemezek tömegét és térfogatát. Az akkumulátor tömeg- és térfogat-fajlagos teljesítménye jelentősen javul, a titán és titánötvözetek által a hosszú távú üzemelés során keletkező korróziós termékek kevésbé mérgezőek a protoncsere módokra és a katalizátorokra, ami elősegíti a stabilitás és a tartósság javítását. akkumulátoros működésről.
A titán bipoláris lemezek felületére készített fém szén/nitrid és amorf szén bevonatok kiváló átfogó tulajdonságokkal rendelkeznek, és magas kutatási és alkalmazási értékkel bírnak. Ezek a bevonatok azonban hajlamosak a tűlyukhibákra, ezért a jelenlegi kutatás fő célja a bevonat tömörségének, a filmalap kötési szilárdságának és a bevonat felületi vezetőképességének javítása. Ezenkívül a bevonatnak jó hidrofób tulajdonsággal kell rendelkeznie, hogy megkönnyítse a reakció során keletkező víz elvezetését.
Ezen átfogó tulajdonságok teljesítése érdekében magasabb követelményeket támasztanak a bevonat szerkezeti kialakításával és szervezeti összetételével szemben. A bevonat szerkezetének kompozit és nanoszerkezete bizonyos mértékig javíthatja a bevonat sűrűségét, korrózióállóságát és elektromos vezetőképességét, valamint növelheti a titánlemez szolgáltatási stabilitását és megbízhatóságát, ami a jövőbeli fejlesztés fő iránya.
