Эксплуатационные параметры титановых биполярных пластин с различными покрытиями
Нанесение слоя токопроводящего антикоррозионного покрытия на поверхность титана позволяет эффективно избежать образования оксидной пленки на поверхности титановой биполярной пластины и удовлетворить эксплуатационные требования электродной пластины. В дополнение к коррозионной стойкости и отличной электропроводности покрытие также должно иметь хорошую прочность сцепления с подложкой. В то же время, поскольку температура ПОМТЭ будет изменяться от комнатной до 80степеньC, покрытие и материал подложки должны иметь одинаковые коэффициенты теплового расширения. Во избежание отслоения и растрескивания покрытия в процессе изменения температуры защита материала будет потеряна.
Обычно используемые покрытия в основном делятся на 2 категории, а именно покрытия на основе металлов (драгоценные металлы, металлический углерод/нитрид) и покрытия на основе углерода (графит, проводящие полимеры, аморфный углерод и т. д.).
Эксплуатационные параметры титановых биполярных пластин с различными покрытиями
Являясь важной частью водородных топливных элементов, биполярные пластины играют решающую роль в производительности, стоимости и долговечности элемента. Двумя важными проблемами, ограничивающими в настоящее время коммерциализацию водородных топливных элементов, являются стоимость и долговечность, а стоимость биполярных пластин в определенной степени определяется материалом электрода, обработкой поля потока и процессом подготовки покрытия электрода.
Композитные материалы на основе графита и углерода больше не могут соответствовать требованиям водородных топливных элементов с точки зрения производительности, а металлические материалы теперь стали основными материалами для биполярных пластин водородных топливных элементов. Кроме того, стремлением водородных топливных элементов всегда была большая мощность. Титан и титановые сплавы в металлических материалах обладают низкой плотностью и высокой удельной прочностью, а в водородных топливных элементах обладают отличной коррозионной стойкостью, что позволяет значительно уменьшить вес и объем биполярных пластин. Массовая удельная мощность и объемная удельная мощность батареи значительно улучшены, а продукты коррозии, образующиеся при длительной эксплуатации титана и титановых сплавов, менее токсичны для режимов протонного обмена и катализаторов, что способствует повышению стабильности и долговечности. работы от батареи.
Металлические углеродно-нитридные и аморфные углеродные покрытия, полученные на поверхности биполярных титановых пластин, обладают превосходными комплексными свойствами и имеют высокую исследовательскую и прикладную ценность. Однако эти покрытия склонны к точечным дефектам, поэтому основной целью текущих исследований является улучшение плотности покрытия, прочности сцепления пленки с основой и проводимости поверхности покрытия. Кроме того, покрытие должно обладать хорошей гидрофобностью, чтобы облегчить удаление воды, образующейся в результате реакции.
Чтобы соответствовать этим всеобъемлющим свойствам, предъявляются более высокие требования к структурному решению и организационному составу покрытия. Композитная и наноструктура структуры покрытия может в определенной степени улучшить плотность, коррозионную стойкость и электропроводность покрытия, а также повысить эксплуатационную стабильность и надежность титановой пластины, что является основным направлением будущего развития.
