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在质子交换膜燃料电池(Proton exchange membrane fuel cells,PEMFCs)的部件中,双极板是重要组成部分。双极板约占燃料电池成本、质量、体积的40 %、80 %、50 %。传统的PEMFC因为石墨双极板的材料、工艺等问题,造成其体积和质量较大,这增加了汽车的重量,缩小了汽车底盘地可用空间,影响了质子交换膜燃料电池汽车的性能。因此开发体积小、成本低、制备工艺简单的双极板对推进质子交换膜燃料电池的商业化应用具有重要意义。金属双极板因其成本低、力学性能好、导电性、导热性、体积相对易控等特点,在PEMFC领域备受关注。但金属双极板在PEMFC环境中易生成钝化膜,导致其接触电阻增加。因此,如何在提高金属双极板耐蚀性的同时,保持良好的导电性,是当前对PEMFC研究的重点。本文综述了石墨、复合材料和金属双极板制备工艺及表面改性方法。讨论了双极板及其表面碳化物涂层、金属涂层和氮化物涂层的优缺点,并比较了这些涂层在PEMFC环境下的耐腐蚀性和界面接触电阻性能。 相似文献
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在试验基础上,分析了不锈钢与石墨接触电阻在不同热处理温度下随热处理时间的变化关系,并建立了质子交换膜燃料电池热处理不锈钢双极板的热机械模型.结果表明:在同一温度下,不锈钢与石墨接触电阻随热处理时间的变化而变化;800℃的高温热处理的接触电阻比900℃的高温热处理的接触电阻明显低得多.热处理不锈钢双极板的最大等效应力和位移都足够小,这对于质子交换膜燃料电池十分重要,必须使其足够小才能使双极板准确分离阳极和阴极的氢气和氧气. 相似文献
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采用对水和空气稳定的氯化胆碱:乙二醇=1:2(摩尔比)的离子液体为电解质,在316不锈钢基体上进行电镀铌,考察模拟质子交换膜燃料电池(PEMFC)环境中镀铌不锈钢双极板的电化学性能。结果表明,以氯化胆碱类离子液体为电解质在316不锈钢表面可获得平整均匀的颗粒状铌镀层。在模拟质子交换膜燃料电池环境中,镀铌316不锈钢的腐蚀电位得到提高,维钝电流密度减小,阳极极化性能得到改善;孔蚀电位正移,反应电阻增大,耐蚀性能提高。能谱和X射线衍射分析结果表明,镀铌后316不锈钢表面生成化学惰性良好的NbO和Nb2O5,形成耐蚀"屏障",改善了不锈钢表面膜的钝化能力,提高了不锈钢的电化学稳定性能。 相似文献
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Bin Du Qunhui Guo Richard Pollard Daniel Rodriguez Christopher Smith John Elter 《JOM Journal of the Minerals, Metals and Materials Society》2006,58(8):45-49
The past decade has seen tremendous advances in proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) technology: However, there remain
many challenges to bring commercially viable stationary PEMFC products to the market. This review, from a manufacturer's perspective,
focuses on system reliability and materials compatibility and their strong impact on stack life and overall system durability.
Statistical analysis is based on field data from more than 600 stationary PEMFC systems for both continuous and back-up power
applications. Sealing materials and coolants are used to illustrate the approaches taken to evaluate materials compatibility
studies. 相似文献
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In order to use stainless steel as bipolar plate for PEMFC, electrochemical behavior of a high Cr and Ni austenitic stainless steel was studied in the solutions containing different concentration of H2SO4 and 2 mg·L-1 F-, and interfacial contact resistance was measured after corrosion tests. The experimental results show that the passive current density lowers with decreasing the concentration of H2SO4. The interfacial contact resistance between carbon paper and passive film formed in the simulated PEMFC environment is higher than the goal of bipolar plate for PEMFC. Surface conductivity should be further reduced by surface modification. 相似文献
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Bipolar plates are a multifunctional component of PEMFC. Comparing with the machined graphite and stainless steels, the plain carbon steel is a very cheap commercial metal material. In this paper, the possibility of applying the plain carbon steels in the bipolar plate for PEMFC was exploited. In order to improve the corrosion resistance of the low carbon steel in the PEMFCs' environments,two surface modification processes was developed and then the electrochemical performances and interfacial contact resistance (ICR) of the surface modified plate of plain carbon steel were investigated. The results show that the surface modified steel plates have good corrosion resistance and relatively low contact resistance, and it may be a candidate material as bipolar plate of PEMFC. 相似文献
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质子交换膜燃料电池(PEMFC)作为第4代发电技术,具有结构紧凑、体积小、能量密度高、效率高、启动快、低温运行以及零排放的绝对优势,被认为是现阶段理想的清洁能源之一,是未来新能源汽车理想的供能部件,受到各国学者的广泛关注。双极板作为PEMFC重要的组成部件之一,不仅能够将单电池串联、并联或是混合联结形成电池堆,起到支撑作用,还能够隔绝阴极、阳极的反应气体,排出电池堆反应产生的热量和水,对PEMFC电池堆的性能至关重要。合适的双极板材料要具有优异的导电性和耐腐蚀性,已成为PEMFC研究领域的一个热点。简述了PEMFC的工作原理以及近年来石墨双极板、金属双极板以及复合双极板的研究情况,指出了PEMFC在工作条件下对金属双极板的性能要求及改性难题。着重对不锈钢双极板的表面涂层改性进行了研究,列举了碳基涂层、金属及其化合物涂层、导电高分子聚合物涂层、疏水涂层等一系列涂层的研究进展和性能,分析对比了它们在PEMFC双极板表面改性中的优缺点。分析结果表明,过渡金属碳、氮化物以及碳/陶瓷复合涂层具有良好的导电性和耐蚀性且成本较低,是当前以及未来的研究热点,同时如何增强涂层与基体的结合力,也是今后双极... 相似文献
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质子交换膜燃料电池金属双极板材料研究进展 总被引:7,自引:0,他引:7
双极板在质子交换膜燃料电池(PEMFC)中具有隔离反应介质、收集电流、提供气体通道的作用,金属材料用于双极板面临腐蚀及表面层钝化影响电池性能等问题.在介绍了研究金属双极板性能的方法,包括接触电阻测试、电池极化性能测试、模拟电化学方法等测试方法的同时,着重介绍了在双极板中应用的不同种类铁基金属材料、轻金属材料的性能及各种表面涂层技术的研究进展.简单介绍了PEMFC中,金属双极板材料研究所应重点解决的技术问题. 相似文献
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双极板是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心多功能部件,占据电池组重量和成本的绝大部分.目前PEMFC双极板材料主要有石墨、金属及相关复合材料.与石墨类材料相比,金属材料在强度、抗气体渗透、规模化生产及加工成薄板以提高电池比功率等方面显示明显优势,但其面临的主要挑战是腐蚀问题,这导致电池性能下降.为此,国内外围绕金属双极板的腐蚀与防护问题开展了广泛研究,并取得了长足进展.本文对此进行了简要评述. 相似文献