双极板的类型与涂层
双极板的类型与涂层 双极板是PEMFC电堆的重要组件,约占整体70%的质量和30%的价格。根据双极板材料的不同可以分为石墨双极板、金属双极板和复合双极板。石墨及其复合材料脆性大、渗气性高、成本较高,相比之下,金属双极板强度更高,具有更好的成形性、抗冲击性和较低的渗气性。根据适用的车型和功率不同,可将PEMFC电堆分为高功率、中功率、低功率3类。 金属双极板因其在超薄状态下的成形性能优于其他材料,在高功率电堆中得到了广泛应用,而石墨双极板和复合双极板一般用于中、低功率电堆中。 常用的金属双极板材料包括不锈钢、铝合金、钛合金、泡沫金属等。在众多金属材料中,不锈钢因其良好的机械性能和较低的成本得到了广泛应用。虽然不同不锈钢中元素的比例可能不同,但是元素种类是大致相同的,主要包括Fe、Ni、Mn、Cr、Cu、Mo等金属元素,以及C、N、P、S、Si等非金属元素。 金属双极板的导电性和耐久性受到表面形貌和结构的影响.在恶劣的工作环境中,金属双极板可能发生表面腐蚀和钝化。由于钝化膜能够保护膜下金属不受进一步的腐蚀,因此许多早期的PEMFC直接使用不锈钢、Al、Ti、Ni等容易形成钝化膜的材料作为双极板。但是,钝化膜改变了双极板和扩散层的表面形貌,导致界面接触电阻(interfacecontactresistance,ICR)增大,会降低输出功率,且ICR随钝化膜厚度的增大而增大,因此目前的研究主要集中在金属双极板的涂层上根据涂层的元素组成。 [...]