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《燃料電池用鋁基雙極板表面改性研究》由會員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、中文摘要摘要雙極板是質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)的重要組件之一,它占電池組總重量的80%和成本的45%.減輕重量、大幅度降低成本是目前PEMFC實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的有效途徑。做為一種傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)材料,鋁比重小、價(jià)格低廉、易加工,但耐蝕性能較差,特別是在酸性介質(zhì)中。因此,本文從材料表面改性入手,通過鋁板表面鍍鉻、離子氮化等工藝手段,并結(jié)合相應(yīng)的電化學(xué)性能測試,以研究、探索適用的表面處理技術(shù),為鋁或鋁合金在PEMFC領(lǐng)域中的應(yīng)用尋找可能的途徑.本文首先對鍍鉻、稀土添加鍍鉻,以及前期預(yù)處理工藝等進(jìn)行了深入細(xì)致的研究。通過工藝參數(shù)的優(yōu)
2、化,最終在純鋁表面獲得了結(jié)合良好、組織致密的鍍鉻層.在前述工作基礎(chǔ)上,對鍍鉻層進(jìn)行了離子氮化處理。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn),確定了合適的工藝參數(shù),首次實(shí)現(xiàn)了鋁基體上鍍鉻層的氮化處理,并對氮化層的結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了初步的分析.對獲得的不同鍍(滲)層進(jìn)行了表面電阻和極化曲線等電化學(xué)測量,研究比較了不同工藝下鍍(滲)層的接觸電阻和耐蝕性能的變化。通過上述試驗(yàn)工作,本文得出如下結(jié)論:1.稀土添加可有效地降低鍍鉻層中微裂紋的寬度,使鍍層組織更致密、晶粒更細(xì)小,—改善鍍層質(zhì)量;。2.鋁基體上的鍍鉻層可在520"0~560℃溫度范圍內(nèi)形成氮化物,為Cr
3、N和Cr2N。氮化溫度過高或氮化時(shí)間過長,將導(dǎo)致鍍鉻層開裂、甚至剝落,這與鋁基體和鍍層之間熱膨脹系數(shù)相差較大有關(guān);3.經(jīng)過氮化處理后的試樣,接觸電阻aeas低于未處理的鍍鉻試樣。當(dāng)壓力為150Ncm{時(shí),二者接觸電阻均處于50m‘2cm2左右;4.由于鋁的熱膨脹系數(shù)比鉻的大,在經(jīng)歷了高溫氮化后,試樣表面原有的裂縫進(jìn)一步擴(kuò)大,在0.05mol/LH2S04+2me/t,F溶液中,試樣表面未形成穩(wěn)定的鈍化膜,耐蝕性能降低。關(guān)鍵詞:質(zhì)子交換膜燃料電池;鋁基雙極板;表面改性;極化曲線;接觸電阻英文摘要StudyonSurfacePe
4、rformanceModificationofAluminumBipolarPlateforFuelCellAbstractBipolarpIalcisOReofthemostimportantcomponentsinPEMFC,whichoccupies80%and45%inweightandcostrespectively.Weightandcostofbipolarplatereductionhavebeenthechokepojntfortheindustrialization.Asatraditionalstruc
5、turalmaterial,aluminumisHght,cheapandeasilyprocessed.Batitsacid-resistantperformancejsnotwelLSochromiumelectmplatingandplasmanitridingaleusedtomodifytheperformanceofthealuminumplate'ssurfacesandelectrochemistryperformancetestsarecardedouttofindouttheappHcationinthe
6、fieldofPEMFC.Intensivestudiesofchromiumelectroplating,chromiumelectroplatingwithceriumoxid.eandpretreatmenttechnicsarecarriedoutinthispaper.Thenthewellintegratedandcompactchromiumlayerisobtainedbyoptimizingthetechnologicparameter,whichistreatedbyplasmanitridinglate
7、r.Plasmanitridingonthechromiumlayerofalumimimhasatlastcomefzuf-forthefirsttime.ByemployingX-rayDif丘action(XRD)andScanningElectzonicMicrocopy(SEMO,thesurfacemicrostructureandmorphologyhavebeenanalyzed.Finallythetransformationsofpolarizationcur、,esandinterfacialconta
8、ctresistanceshavebeencomparedbyelectrochemistryperformancetesting.Theconclusionsofthispaperthroughexaminationmentionedaboveare:1.Chromiumelectrop