Експлоатационни параметри на титаниеви биполярни пластини с различни покрития
Покриването на слой от проводимо устойчиво на корозия покритие върху титановата повърхност може ефективно да избегне образуването на оксиден филм върху повърхността на титановата биполярна плоча и да отговори на изискванията за производителност на електродната плоча. В допълнение към устойчивостта на корозия и отличната електропроводимост, покритието също трябва да има добра якост на свързване със субстрата. В същото време, тъй като температурата на PEMFC ще се променя между стайна температура и 80степенC, покритието и материалът на субстрата трябва да имат подобни коефициенти на топлинно разширение. За да се избегне разслояване и напукване на покритието по време на процеса на промяна на температурата, защитата на материала ще бъде загубена.
Често използваните покрития се разделят основно на 2 категории, а именно покрития на основата на метал (благородни метали, метален въглерод/нитрид) и покрития на основата на въглерод (графит, проводими полимери, аморфен въглерод и др.).
Експлоатационни параметри на титаниеви биполярни пластини с различни покрития
Като важна част от водородните горивни клетки, биполярните пластини играят решаваща роля за производителността, цената и издръжливостта на клетката. Двата важни проблема, които в момента ограничават комерсиализацията на водородни горивни клетки, са цената и издръжливостта, а цената на биполярните плочи се определя до известна степен от материала на електрода, обработката на полето на потока и процеса на подготовка на покритието на електрода.
Композитните материали на базата на графит и въглерод вече не могат да отговорят на изискванията на водородните горивни клетки по отношение на производителността, а металните материали вече са се превърнали в основни материали за биполярни плочи на водородни горивни клетки. В допълнение, високата мощност винаги е била стремежът към водородни горивни клетки. Титанът и титановите сплави в металните материали имат ниска плътност и висока специфична якост и имат отлична устойчивост на корозия във водородните горивни клетки, което може значително да намали теглото и обема на биполярните плочи. Масовата специфична мощност и обемната специфична мощност на батерията са значително подобрени, а корозионните продукти, генерирани от титан и титанови сплави по време на дългосрочна експлоатация, са по-малко токсични за режимите на протонен обмен и катализаторите, което е благоприятно за подобряване на стабилността и издръжливостта на работа на батерията.
Покритията от метален въглерод/нитрид и аморфен въглерод, приготвени върху повърхността на титанови биполярни плочи, имат отлични цялостни свойства и имат висока изследователска и приложна стойност. Въпреки това, тези покрития са предразположени към дефекти на дупки, така че основната цел на настоящото изследване е да се подобри компактността на покритието, якостта на връзката с основата на филма и повърхностната проводимост на покритието. В допълнение, покритието трябва да има добра хидрофобност, за да улесни отделянето на водата, получена от реакцията.
За да се изпълнят тези всеобхватни свойства, се поставят по-високи изисквания към структурния дизайн и организационния състав на покритието. Композитът и наноструктурата на структурата на покритието могат да подобрят плътността, устойчивостта на корозия и електрическата проводимост на покритието до известна степен и да подобрят експлоатационната стабилност и надеждността на титановата плоча, което е основната посока на бъдещо развитие.
