Paramètres de performance des plaques bipolaires en titane avec différents revêtements
Le revêtement d'une couche de revêtement conducteur résistant à la corrosion sur la surface en titane peut efficacement éviter la formation d'un film d'oxyde sur la surface de la plaque bipolaire en titane et répondre aux exigences de performance de la plaque d'électrode. En plus d'une résistance à la corrosion et d'une excellente conductivité électrique, le revêtement doit également avoir une bonne force de liaison avec le substrat. En même temps, étant donné que la température de la PEMFC changera entre la température ambiante et 80degréC, le revêtement et le matériau du substrat doivent avoir des coefficients de dilatation thermique similaires. Afin d'éviter le délaminage et la fissuration du revêtement pendant le processus de changement de température, la protection du matériau sera perdue.
Les revêtements couramment utilisés sont principalement divisés en 2 catégories, à savoir les revêtements à base de métaux (métaux précieux, métal carbone/nitrure) et les revêtements à base de carbone (graphite, polymères conducteurs, carbone amorphe, etc.).
Paramètres de performance des plaques bipolaires en titane avec différents revêtements
En tant que partie importante des piles à combustible à hydrogène, les plaques bipolaires jouent un rôle décisif dans les performances, le coût et la durabilité des cellules. Les deux problèmes importants qui limitent actuellement la commercialisation des piles à combustible à hydrogène sont le coût et la durabilité, et le coût des plaques bipolaires est déterminé dans une certaine mesure par le matériau d'électrode, le traitement de champ d'écoulement et le processus de préparation du revêtement d'électrode.
Les matériaux composites à base de graphite et de carbone ne peuvent plus répondre aux exigences des piles à combustible à hydrogène en termes de performances, et les matériaux métalliques sont désormais devenus les matériaux dominants pour les plaques bipolaires des piles à combustible à hydrogène. En outre, la haute puissance a toujours été la poursuite des piles à combustible à hydrogène. Le titane et les alliages de titane dans les matériaux métalliques ont une faible densité et une résistance spécifique élevée, et ont une excellente résistance à la corrosion dans les piles à combustible à hydrogène, ce qui peut réduire considérablement le poids et le volume des plaques bipolaires. La puissance spécifique de masse et la puissance spécifique de volume de la batterie sont considérablement améliorées, et les produits de corrosion générés par le titane et les alliages de titane pendant le fonctionnement à long terme sont moins toxiques pour les modes d'échange de protons et les catalyseurs, ce qui est propice à l'amélioration de la stabilité et de la durabilité. de fonctionnement sur batterie.
Les revêtements de carbone/nitrure de métal et de carbone amorphe préparés sur la surface des plaques bipolaires en titane ont d'excellentes propriétés complètes et ont une valeur de recherche et d'application élevée. Cependant, ces revêtements sont sujets aux défauts de trous d'épingle, de sorte que l'objectif principal de la recherche actuelle est d'améliorer la compacité du revêtement, la force de liaison de la base du film et la conductivité de la surface du revêtement. De plus, le revêtement doit avoir une bonne hydrophobicité pour faciliter l'évacuation de l'eau produite par la réaction.
Pour répondre à ces propriétés complètes, des exigences plus élevées sont imposées à la conception structurelle et à la composition organisationnelle du revêtement. Le composite et la nano-structure de la structure de revêtement peuvent améliorer la densité, la résistance à la corrosion et la conductivité électrique du revêtement dans une certaine mesure, et améliorer la stabilité de service et la fiabilité de la plaque de titane, qui est la principale direction du développement futur.
