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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
