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PEM燃料电池用金属双极板及其涂层的研究进展 被引量:10
1
作者 裴普成 李子钊 +2 位作者 任棚 陈东方 王希忠 《清华大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期1025-1038,共14页
质子交换膜(PEM)燃料电池的金属双极板在成本和加工成形方面具有优势,但是其易腐蚀的特点也影响了燃料电池的导电性和耐久性。该文从金属双极板及其涂层导电性和耐久性出发,系统总结了相关研究进展。首先根据燃料电池的市场需求,分析了... 质子交换膜(PEM)燃料电池的金属双极板在成本和加工成形方面具有优势,但是其易腐蚀的特点也影响了燃料电池的导电性和耐久性。该文从金属双极板及其涂层导电性和耐久性出发,系统总结了相关研究进展。首先根据燃料电池的市场需求,分析了应用金属双极板的优势;对金属双极板及其涂层导电性和耐久性的典型测试方法进行了讨论,并对近期文献中出现的多种涂层进行了评价,发现除合金涂层外大部分涂层能满足美国能源部2020目标;分析了影响金属双极板及其涂层导电性和耐久性的工作环境和工作状况;最后,从测试方法、涂层研究和影响因素3个方面展望了未来的研究方向。该文综述了金属双极板及其涂层的研究进展,对将其更有效、更持久地应用于燃料电池电堆中具有重要意义。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 金属双极板 涂层 导电性 耐久性
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Recent progresses in H2-PEMFC at DICP 被引量:6
2
作者 Feng Xie Zhigang Shao +5 位作者 Ming Hou Hongmei Yu Wei Song Shucheng Sun Li Zhou Baolian Yi 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第9期129-140,共12页
Proton exchange membrane fuel cell(PEMFC) as a power supply device has attracted wide attention in China and abroad for its advantages of high energy density, energy conversion efficiency and zero pollution.With the v... Proton exchange membrane fuel cell(PEMFC) as a power supply device has attracted wide attention in China and abroad for its advantages of high energy density, energy conversion efficiency and zero pollution.With the vigorous support of China's national policy, research institutes and enterprises have carried out extensive and pragmatic work on the basic materials, key components, stacks, auxiliary systems of PEMFCs, as well as the hydrogen station construction in order to realize the wide application of hydrogen energy.PEMFC System and Engineering Research Center of DICP is one of the earliest players in the H2-PEMFCs field.Advances have been achieved in the fields of low-platinum contained catalysts,PEMs, high-efficiency MEAs, low-cost metal bipolar plates, low-temperature and impurity air environment adaptability, stacks and systems.This paper introduces recent progresses of H2-PEMFCs at DICP in key materials, components, stacks, systems and the applications.The engineering status of proton exchange membrane water electrolysis(PEMWE) and the alkaline anion exchange membrane fuel cells(AEMFCs)are also summarized. 展开更多
关键词 PEMFC Catalysts MEAS metal bipolar plates Fuel cell STACKS Low temperature STARTUP Durability Control strategy
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质子交换膜燃料电池金属双极板表面改性研究进展 被引量:6
3
作者 冯利利 汤思遥 +3 位作者 陈越 李栓 李彤岩 李星国 《中国科学:化学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第8期1018-1028,共11页
双极板是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心组件之一,其质量的好坏直接决定电池堆输出功率的大小和使用寿命的长短.金属双极板因具有优异的力学性能和导电性能,成为当前PEMFC双极板研究中关注的焦点.但是,纯金属双极板在质子交换膜燃料... 双极板是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心组件之一,其质量的好坏直接决定电池堆输出功率的大小和使用寿命的长短.金属双极板因具有优异的力学性能和导电性能,成为当前PEMFC双极板研究中关注的焦点.但是,纯金属双极板在质子交换膜燃料电池环境中易受腐蚀,金属板腐蚀后,释放出可能毒害催化剂的金属离子,或形成可增加界面接触电阻的致密氧化膜,影响燃料电池的输出功率和使用寿命,对金属双极板进行表面改性可以有效解决上述问题.本文首先概述了双极板的种类、优缺点;然后,系统总结了金属双极板表面改性涂层的制备方法、性能与最新研究进展,主要涉及金属基涂层、碳基涂层和导电聚合物涂层;最后分析了改性涂层国产商业化面临的挑战及国内外产业化现状,从成本和寿命出发展望了金属双极板表面改性的发展方向. 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 金属双极板 表面改性 金属基涂层 碳基涂层
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用于工业化生产的质子交换膜燃料电池金属双极板表面处理方法 被引量:5
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作者 张广孟 黄淑清 田中辉 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第S1期105-109,116,共6页
采用多弧离子镀膜技术在316L不锈钢片上制备了一系列Cr的氮化物及碳氮化物的单层膜和多层膜,对不同的膜成分的样品进行了接触电阻和电化学耐腐蚀特性的测试.通过调控生产过程中的气压、温度、反应物比例等重要参数,得到符合要求的膜结... 采用多弧离子镀膜技术在316L不锈钢片上制备了一系列Cr的氮化物及碳氮化物的单层膜和多层膜,对不同的膜成分的样品进行了接触电阻和电化学耐腐蚀特性的测试.通过调控生产过程中的气压、温度、反应物比例等重要参数,得到符合要求的膜结构与化学成分.结果表明,多层薄膜结构以及合适的C、N化学计量比的镀膜的抗侵蚀性优于单层.此外,膜组合物中的C和N具有优化的化学计量比,以改善电化学和电学性质.这种充分发展的工业表面处理技术可以避免从实验室到工业化的放大效应. 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 金属双极板 表面处理 氮化铬 离子镀
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PEMFCs金属极板表面改性MAX相涂层的制备与应用研究进展
5
作者 张家阅 马冠水 +5 位作者 王开杭 李淑钰 李昊 陈嫦颖 王振玉 汪爱英 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第15期1-20,33,共21页
金属双极板是质子交换膜燃料电池系统的关键组件,但在酸性环境中易腐蚀、导电性能退化、寿命短。Mn+1AXn(MAX)相涂层作为具备金属高导电性和陶瓷耐蚀抗氧化性的材料,在改性金属双极板涂层研究中备受关注。综述了金属双极板表面防护MAX... 金属双极板是质子交换膜燃料电池系统的关键组件,但在酸性环境中易腐蚀、导电性能退化、寿命短。Mn+1AXn(MAX)相涂层作为具备金属高导电性和陶瓷耐蚀抗氧化性的材料,在改性金属双极板涂层研究中备受关注。综述了金属双极板表面防护MAX相涂层材料与应用技术的最新研究进展。MAX相涂层的制备方法多样,包括化学气相沉积、物理气相沉积、固相反应和喷涂制备等方法。针对不同的制备方法,详细描述了MAX相涂层的制备过程,并阐述了不同制备方法对MAX相涂层材料的表面形貌和微观结构间的影响变化。特别关注了MAX相涂层在质子交换膜燃料电池中的应用,并重点分析了以Ti-Al-C、Ti-Si-C和Cr-Al-C为代表的MAX相涂层。通过电化学腐蚀测试来测量涂层在酸性环境中的腐蚀速率,以及涂层腐蚀前后的界面接触电阻测试,对涂层导电耐蚀性能的变化等进行了详细阐述。同时,对MAX相涂层的导电耐蚀机制及表/界面服役损伤机理进行了深入分析。从涂层的元素组成、晶体结构和第一性原理等方面,揭示了涂层中元素分布和相互作用对导电性能的影响。此外,还分析了晶化程度、钝化膜成分差异和原子取向等因素对涂层耐蚀性能的影响。最后,围绕目前双极板表面MAX相涂层在实际应用中存在的问题进行了探讨,并提出了未来研究的重点方向。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 金属双极板 MAX相涂层 导电性能 耐腐蚀性能
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百瓦级新型金属双极板PEM燃料电池堆研制 被引量:2
6
作者 王东 张伟 +2 位作者 刘向 夏保佳 李国欣 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2006年第2期117-120,140,共5页
研制了采用冲压成型薄型金属双极板的百瓦级质子交换膜(PEM)燃料电池堆。对电池堆进行了不同操作条件下的性能测试研究。实验结果表明,所采用金属双极板材料能够在质子交换膜燃料电池工作环境下长时间稳定运行。
关键词 质子交换膜燃料电池 电池堆 金属双极板
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磁控溅射CrNx薄膜的接触电阻及其耐腐蚀性能 被引量:1
7
作者 谭俊 邢汝鑫 钱耀川 《中国表面工程》 CAS CSCD 北大核心 2010年第6期30-33,39,共5页
采用磁控溅射工艺,在304不锈钢表面沉积CrNx薄膜。采用扫描电子显微镜(SEM)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)观察薄膜形貌,采用能谱仪(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)分析薄膜的元素组成和化学价态;测试了其接触电阻及耐腐蚀性能。结果表明:... 采用磁控溅射工艺,在304不锈钢表面沉积CrNx薄膜。采用扫描电子显微镜(SEM)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)观察薄膜形貌,采用能谱仪(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)分析薄膜的元素组成和化学价态;测试了其接触电阻及耐腐蚀性能。结果表明:薄膜以柱状晶方式生长,主要由Cr2N和Cr组成;在质子交换膜燃料电池电堆的组装力范围内接触电阻降低明显;在模拟电池环境腐蚀溶液中腐蚀电流降低明显,耐腐蚀性能显著增强。 展开更多
关键词 燃料电池 金属双极板 磁控溅射 CrNx
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薄型金属流场板燃料电池性能研究 被引量:1
8
作者 许思传 周定贤 +1 位作者 常国峰 徐迪 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第9期1221-1225,共5页
对某金属流场板燃料电池进行性能试验,通过与某石墨流场板燃料电池在燃料电池效率和单电池平均电压等性能上的对比,对该电堆的整体性能进行了评价.同时对该金属流场板燃料电池进行了100h振动可靠性试验,振动后通过对单电池电压的分析,... 对某金属流场板燃料电池进行性能试验,通过与某石墨流场板燃料电池在燃料电池效率和单电池平均电压等性能上的对比,对该电堆的整体性能进行了评价.同时对该金属流场板燃料电池进行了100h振动可靠性试验,振动后通过对单电池电压的分析,发现该金属流场板燃料电池单电池一致性下降,每次振动后极化特性试验中单电池电压最大值出现的位置并无明显规律,而单电池电压最小值出现的位置为燃料电池的末端. 展开更多
关键词 燃料电池 金属流场板 单电池 振动
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PEMFC金属双极板表面改性技术 被引量:1
9
作者 谭俊 石恭臣 +1 位作者 毛爱清 陈林 《装甲兵工程学院学报》 2007年第3期69-73,共5页
介绍了质子交换膜燃料电池的结构、工作原理,以及石墨、金属和复合等双极板的制备方法与优缺点,重点对金属双极板表面改性技术的国内外研究进展进行了较为详细的评述。
关键词 PEMFC 金属双极板 表面改性
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靶流对磁控溅射CrN金属双极板耐腐蚀性能的影响 被引量:3
10
作者 谭俊 邢汝鑫 钱耀川 《核技术》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期46-50,共5页
为改善燃料电池金属双极板的电阻及抗腐蚀性能,采用磁控溅射工艺,在304不锈钢表面沉积CrN薄膜。分析了不同靶电流对膜层表面形貌和相结构的影响,测试其接触电阻及耐腐蚀性能。结果表明,表面改性后的不锈钢双极板导电性良好,在质子交换... 为改善燃料电池金属双极板的电阻及抗腐蚀性能,采用磁控溅射工艺,在304不锈钢表面沉积CrN薄膜。分析了不同靶电流对膜层表面形貌和相结构的影响,测试其接触电阻及耐腐蚀性能。结果表明,表面改性后的不锈钢双极板导电性良好,在质子交换膜燃料电池电堆的组装力范围内,与Toray碳纸的接触电阻为22.65–24 m?/cm2。双极板的耐腐蚀性能相对于未处理的304不锈钢基体有了显著的增强:在80℃的0.05 mol/LH2SO4+2 mg/L F–的模拟电池环境腐蚀溶液中,改性后双极板的腐蚀电流为0.5×10–6 A/cm2,比304不锈钢小1个数量级。随着电流的增加,双极板耐腐蚀性和导电性能提高。 展开更多
关键词 燃料电池金属双极板 表面改性 磁控溅射
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PEMFC金属双极板研究进展 被引量:12
11
作者 付宇 侯明 +3 位作者 邵志刚 侯中军 明平文 衣宝廉 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第9期631-635,共5页
双极板是质子交换膜燃料电池的核心部件之一,占电池组大部分质量和成本,具有隔离并均匀分配反应气体、收集并导出电流、串联各单电池等功能。金属双极板具有导电导热性能好、资源丰富、强度高、阻气性好以及易加工等优点,被认为是质子... 双极板是质子交换膜燃料电池的核心部件之一,占电池组大部分质量和成本,具有隔离并均匀分配反应气体、收集并导出电流、串联各单电池等功能。金属双极板具有导电导热性能好、资源丰富、强度高、阻气性好以及易加工等优点,被认为是质子交换膜燃料电池商品化的必然选择。综述了现阶段金属双极板的材料、制备方法和性能评价方法,指出了相关研究领域的发展方向。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 金属双极板 表面改性
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PEMFC金属双极板密封设计的有限元仿真 被引量:14
12
作者 张智明 张娟楠 +2 位作者 潘涛 刘洋 杨代军 《中国科技论文》 北大核心 2017年第16期1895-1901,共7页
针对目前质子交换膜燃料电池密封胶气体密封不严导致的电化学性能低和泄露问题,以固态光固化密封胶为研究对象,基于单边接触理论和有限元方法进行密封胶与金属双极板的结构力学分析。建立金属双极板和密封胶截面接触力学模型,在燃料电... 针对目前质子交换膜燃料电池密封胶气体密封不严导致的电化学性能低和泄露问题,以固态光固化密封胶为研究对象,基于单边接触理论和有限元方法进行密封胶与金属双极板的结构力学分析。建立金属双极板和密封胶截面接触力学模型,在燃料电池典型工作温度和密封胶不同压缩率下,对燃料电池常用的半圆形和矩形,以及自主设计双峰形和三峰形截面密封胶的气密性进行分析。最后根据燃料电池气密性要求和密封胶线受力对三峰形密封胶截面进行形状与尺寸的设计优化,提出密封胶初始高度的设计方法。本研究可为燃料电池密封胶设计提供一定的理论支撑。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 金属双极板 密封设计 截面形状 有限元分析
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燃料电池金属双极板精密冲压成型缺陷研究 被引量:6
13
作者 肖勇 吴新跃 +2 位作者 贾延奎 刘康宁 张广孟 《电源技术》 CAS 北大核心 2019年第4期587-589,共3页
金属双极板是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的关键部件。精密冲压成型具有高生产效率、低成本、较好成型精度等优点,是金属双极板的主要制造技术。建立了金属板冲压有限元仿真计算模型,模拟了冲压成型后双极板表面变形、流道深度不一致等... 金属双极板是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的关键部件。精密冲压成型具有高生产效率、低成本、较好成型精度等优点,是金属双极板的主要制造技术。建立了金属板冲压有限元仿真计算模型,模拟了冲压成型后双极板表面变形、流道深度不一致等缺陷。在压力机上冲压制造了流道宽度1.1 mm、深度0.3 mm的金属双极板样件,并采用超景深显微镜和轮廓仪测量了双极板表面微流道形貌。测量结果表明冲压成型的双极板表面出现明显的凸出变形,且横截面流道深度不均匀,测得流道深度差值最大为0.04 mm。 展开更多
关键词 金属双极板 PEMFC 精密冲压 有限元
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高熵合金CrNbTiVZr的微观组织及其在模拟PEMFC环境中腐蚀行为研究 被引量:5
14
作者 汪亮兵 张国庆 +1 位作者 杨倩 罗永春 《金属功能材料》 CAS 2020年第1期30-37,共8页
采用真空电弧熔炼和热处理制备了CrNbTiVZr高熵合金,利用XRD、SEM/EDS、动电位与恒电位极化曲线测试及XPS表面分析等方法,研究了高熵合金铸态及退火后的微观组织特征以及合金在模拟PEMFC环境中的电化学腐蚀行为及其钝化膜组成。结果表明... 采用真空电弧熔炼和热处理制备了CrNbTiVZr高熵合金,利用XRD、SEM/EDS、动电位与恒电位极化曲线测试及XPS表面分析等方法,研究了高熵合金铸态及退火后的微观组织特征以及合金在模拟PEMFC环境中的电化学腐蚀行为及其钝化膜组成。结果表明,CrNbTiVZr高熵合金的铸态和退火组织均由富集Ti、Nb元素的无序BCC相和富集Cr、V、Zr元素的Laves相组成。铸态和退火合金在模拟PEMFC阴极环境中腐蚀电流密度Icorr均比304SS不锈钢下降一个数量级,具有较好的耐蚀性和稳定性,但在阳极环境中其耐蚀性与304SS相当,其中铸态合金的稳定性较差。合金在阴极环境良好的耐蚀性主要与其表面形成由Cr2O3、Nb2O5、V2O3、Ti2O3及ZrO2组成的致密钝化膜关系密切。 展开更多
关键词 金属双极板 高熵合金 微观组织 耐蚀性
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冲压PEMFC蛇形流道金属双极板转角区厚度减薄研究 被引量:5
15
作者 翟华 李源 +1 位作者 石文超 张科 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期22-28,共7页
经过三蛇形流道金属双极板冲压成形实验,发现双极板流道转角区因应力集中发生厚度减薄,出现局部破裂现象。因此,从优化转角区肋的拔模斜度、倒圆半径和转角区肋的高度值等方面,提出并比较了4种结构优化方案,通过非线性数值仿真软件对4... 经过三蛇形流道金属双极板冲压成形实验,发现双极板流道转角区因应力集中发生厚度减薄,出现局部破裂现象。因此,从优化转角区肋的拔模斜度、倒圆半径和转角区肋的高度值等方面,提出并比较了4种结构优化方案,通过非线性数值仿真软件对4种优化方案进行了仿真研究。结果表明,当选用优化转角区肋的拔模斜度和倒圆半径方案,拔模斜度至30°和上边倒圆半径至0.5 mm时,流道转角区最大应力由1033 MPa降低至约925 MPa,最小厚度由0.069 mm增加至0.074 mm;当降低转角区肋的高度至0.48 mm时,流道转角区最大应力降低至约816 MPa,最小厚度增加至0.076 mm。4种优化方案均有助于缓解冲压过程中转角区的厚度减薄问题,且前3种容易实现。第4种方案优化效果显著,但相应的模具制造成本较高。 展开更多
关键词 金属双极板 冲压成形 应力集中 结构优化 数值仿真
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表面改性金属双极板在直接甲醇燃料电池中的应用 被引量:5
16
作者 杨春 王金海 +3 位作者 谢晓峰 尚玉明 王树博 毛宗强 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第S1期1-12,共12页
石墨双极板由于制作成本高、易碎等不利因素严重制约直接甲醇燃料电池(DMFC)的发展。表面改性后的金属材料由于具备接触电阻低,加工强度高等优点而受到广泛关注。但是,迄今为止,国内少见改性金属双极板在DMFC中的研究报道。本文分别对... 石墨双极板由于制作成本高、易碎等不利因素严重制约直接甲醇燃料电池(DMFC)的发展。表面改性后的金属材料由于具备接触电阻低,加工强度高等优点而受到广泛关注。但是,迄今为止,国内少见改性金属双极板在DMFC中的研究报道。本文分别对金属及其氧化物、导电高分子、碳膜及金属碳化物、金属氮化物作为金属材料表面改性膜层进行了详述。基于改性金属双极板在模拟DMFC运行环境中的腐蚀原理,重点分析了表面改性前后金属双极板的抗腐蚀性能、接触电阻、表面涂层的成分及形态等关键参数,分析比较了改性涂层金属双极板对燃料电池运行中的电化学行为和寿命的影响。展望了表面改性金属双极板在DMFC中应用的研究趋势,为实现DMFC便携式发展奠定了良好的基础。 展开更多
关键词 直接甲醇燃料电池 金属双极板 表面改性
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石墨烯基聚合物复合涂层及湿法涂覆在金属双极板领域的应用进展
17
作者 郭福成 李静 《广州化学》 CAS 2024年第3期25-30,I0002,共7页
简单介绍真空气相沉积制备双极板涂层的优缺点;提出石墨烯作为理想防腐填料应用于双极板涂层的可能性;指出石墨烯基聚合物复合涂层的分散性难题及解决方案;详细综述了几种湿法涂覆石墨烯衍生物或二维纳米材料聚合物复合涂层的制备方法,... 简单介绍真空气相沉积制备双极板涂层的优缺点;提出石墨烯作为理想防腐填料应用于双极板涂层的可能性;指出石墨烯基聚合物复合涂层的分散性难题及解决方案;详细综述了几种湿法涂覆石墨烯衍生物或二维纳米材料聚合物复合涂层的制备方法,以及各自涂层形貌、导电性、耐蚀性上的特点;最后展望了现阶段的石墨烯基聚合物复合涂层的缺陷以及改进方向。 展开更多
关键词 金属双极板 石墨烯基 聚合物 复合材料 腐蚀与防护
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错位装配下PEMFC密封垫形状对密封结构变形的影响
18
作者 肖凯苑 胡敏 +2 位作者 邢彦锋 王影 曹菊勇 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期109-115,共7页
为研究质子交换膜燃料电池(PEMFC)错位装配的影响,探讨单电池代替多电池电堆进行仿真研究的可行性,并讨论密封垫错位产生的原因以及密封垫错位的最大安全范围。将滑移角、滑移距离、密封垫与膜电极框架接触点压力、密封路径长度作为密... 为研究质子交换膜燃料电池(PEMFC)错位装配的影响,探讨单电池代替多电池电堆进行仿真研究的可行性,并讨论密封垫错位产生的原因以及密封垫错位的最大安全范围。将滑移角、滑移距离、密封垫与膜电极框架接触点压力、密封路径长度作为密封结构变形判断指标,研究在密封垫错位的对密封结构变形的影响,以及在最大安全范围内,矩形、半圆形、双峰形截面密封垫对密封结构变形的影响。结果表明:单电池与多电池电堆在装配中的各项性能非常接近,可以使用单电池代替多电池进行仿真分析;错位距离过大可能导致PEMFC在装配阶段密封结构变形严重,保证密封结构稳定的最大安全错位距离为0.3 mm;在相同装配条件下,双峰形密封垫因其特殊形状而具有多个空腔和接触部分,具有滑移小、密封路径长的优点。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 密封结构 错位装配 密封垫 金属双极板
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硅烷流量对钛合金双极板表面改性碳膜性能的影响 被引量:4
19
作者 牟志星 张兴凯 +4 位作者 高凯雄 张斌 王兆龙 贾倩 张俊彦 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期76-84,共9页
目的通过对钛合金基底进行表面改性,提高其作为质子交换膜燃料电池(PEMFC)金属双极板的耐蚀导电性能。方法通过等离子体增强化学气相沉积法(PECVD),调控不同的SiH4流量(0~10 mL/min),在钛基底表面制备了含硅非晶碳膜。利用电化学工作站... 目的通过对钛合金基底进行表面改性,提高其作为质子交换膜燃料电池(PEMFC)金属双极板的耐蚀导电性能。方法通过等离子体增强化学气相沉积法(PECVD),调控不同的SiH4流量(0~10 mL/min),在钛基底表面制备了含硅非晶碳膜。利用电化学工作站、界面接触电阻测量仪、水接触角测量仪、纳米压痕仪,分别测试了薄膜的耐蚀性、导电性、疏水性和力学性能。通过拉曼光谱分析了腐蚀前后薄膜内部杂化比变化,并结合扫描电子显微镜和高分辨透射电子显微镜研究了薄膜厚度、腐蚀形貌和内部结构。结果SiH4流量为8 mL/min时,制备的含硅非晶碳膜具有最佳耐蚀性和导电性,该含硅非晶碳膜水接触角为102.91°,硬度为9.28 GPa,弹性模量为60.34 GPa,厚度为2.822μm。其动电位腐蚀电流密度为0.017μA/cm^2,相比钛基底提升3个数量级(80.51μA/cm^2),在1.4 MPa压力下,其界面接触电阻为47.06 mΩ·cm^2。结论硅的引入诱导非晶碳膜生成类石墨烯结构,提高了非晶碳膜的导电性能和耐蚀性能,提升了薄膜的力学性能及疏水性。用含硅非晶碳膜对钛双极板进行表面改性,有望显著提高极板的燃料电池性能。 展开更多
关键词 钛合金 非晶碳膜 金属双极板 表面改性 燃料电池 电化学性能
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质子交换膜燃料电池服役环境对TA1腐蚀行为的影响
20
作者 贾林瀚 杨代军 +2 位作者 明平文 闵峻英 冷宇 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期88-96,共9页
选用纯钛(钛金属牌号TA1)为实验基材,通过动电位、恒电位、电化学阻抗谱(EIS)和模拟工况测试等方法研究了运行环境(温度、pH值、气体氛围)和运行工况(电位和模拟工况时长)对其腐蚀行为的影响,并利用光学显微镜(OM)、能量色散X射线能谱(E... 选用纯钛(钛金属牌号TA1)为实验基材,通过动电位、恒电位、电化学阻抗谱(EIS)和模拟工况测试等方法研究了运行环境(温度、pH值、气体氛围)和运行工况(电位和模拟工况时长)对其腐蚀行为的影响,并利用光学显微镜(OM)、能量色散X射线能谱(EDX)、X射线光电子能谱(XPS)、界面接触电阻(ICR)、接触角和表面粗糙度等测试方法,对不同时长模拟工况测试后TA1基材的表面形貌和性能进行了分析.结果表明,运行环境和运行工况对TA1耐蚀性均有影响,在10 h模拟工况测试后,TA1基材表面氧化层的堆积提高了其耐蚀性,腐蚀电流密度从2.62μA/cm^(2)降至0.94μA/cm^(2);其导电性和疏水性显著降低,与商用碳纸之间的ICR值从31.75 mΩ·cm^(2)增加至333.17 mΩ·cm^(2),接触角从86.28°减小至68.04°. 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 钛金属 金属双极板 腐蚀
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