质子交换膜燃料电池金属双极板表面改性研究进展
编号:17 访问权限:仅限参会人 更新:2020-12-09 15:03:52 浏览:472次 特邀报告

报告开始:2020年11月15日 09:40(0)

报告时间:20min

所在会场:[L] 分会场十一: 能源材料表面工程及应用技术 [L1] 上午

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摘要
燃料电池是以氢气为燃料的质子交换膜燃料电池(PEMFC),把化学能转化成电能,其效率远远高于内燃机。因其燃料为清洁能源的氢气,是理想的全固态机械结构,且可以靠补充燃料而实现快速充电等一系列优点而备受青睐。质子交换膜燃料电池电堆,是其由多个单电池(双极板与膜电极部分并配备冷却水板)以串联方式叠加,然后将各单电池之间嵌入密封件,经前端板、后端板压紧后用螺杆紧固拴牢而成。双极板作为质子交换膜燃料电池电堆中的一种重要性能元件,具有支撑膜电极组件、均匀分布反应气体、集流导电、排出反应生成水及散热等重要功能。 双极板的电导率为>100scm,占PEMFC 堆总元件(叠层总组分)的60% ~ 80%。
双极板最常见的材料是石墨,石墨具有高的化学电阻率和导电率,但机械强度低, 且石墨板重量大、成本高。而理想的质子交换膜燃料电池轻薄、成本低且非常耐用。基于此,研究人员开发金属双极板。金属材料由于具有所需的机械强度、耐久性、不透气性、低成本以及适合批量生产等优点,最适合用于质子交换膜燃料 电池双极板。目前,双极板已经由石墨双极板逐步发展到金属双极板,成为了当前燃料电池技术发展的趋势。然而,金属双极板容易腐蚀或在质子交换膜燃料电池环境下钝化从而中断燃料电池的运行。高导电性和耐腐蚀性是金属双极板在中PEMFC广泛应用的关键。因此,开发具有高导电性的耐腐蚀涂层成为持续的研究热点。文中从燃料电池的结构和工作原理、金属双极板的表面涂层的技术要求、金属双极板的表面改性方法(如闭合场非平衡磁控溅射技术、电磁场叠加直流和射频磁控溅射方法、直流和电感耦合等离子体辅助磁控溅射、多弧离子镀技术、双阴极辉光放电技术等)、金属双极板表面涂层(如 C/Cr-Ti-N 多层膜、 CrN、TiN、Ta2N、CrNiN、碳膜等)和金属双极板表面改性涂层的应用等方面综述了燃料电池金属双极板表面改性最新的研究进展,指出了燃料电池金属双极板表面改性面临的挑战,并从加强陶瓷涂层导电机理的研究、注重涂层高导电性和耐腐蚀的协调、关注涂层与极板基材的界面行为等方面,展望了其未来研究的发 展方向。
关键词
PEMFC,表面改性,金属双极板
报告人
谭俊
教授 陆军装甲兵学院

稿件作者
俊谭 陆军装甲兵学院
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重要日期
  • 会议日期

    11月13日

    2020

    11月16日

    2020

  • 10月31日 2020

    提前注册日期

  • 11月05日 2020

    初稿截稿日期

  • 11月16日 2020

    注册截止日期

主办单位
中国机械工程学会表面工程分会
承办单位
广东省新材料研究所
北京大学深圳研究生院
现代材料表面工程技术国家工程实验室
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