高溫PEMFC不銹鋼雙極板的電化學性能研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)是一種能量效率高、環(huán)境友好的清潔能源發(fā)電裝置，在載運工具、移動電源等領域具有著廣闊的應用前景。運行溫度在100℃以上的高溫質(zhì)子交換膜燃料電池(HT-PEMFC)相對于傳統(tǒng)的低溫PEMFC，反應動力學速度增快，能量密度提高，CO耐受力增強，水熱管理更容易，是當今PEMFC的主要發(fā)展方向。雙極板是PEMFC重要組件之一，它直接決定電池的成本、體積和能量密度。目前的研發(fā)工作主要集中于高溫質(zhì)子交換膜和高溫催化劑的

2、研究，而對于HT-PEMFC的雙極板研究還鮮見報道。目前HT-PEMFC研究最多的是采用磷酸/聚苯并咪唑膜作為質(zhì)子交換膜，本文針對使用該質(zhì)子交換膜的HT-PEMFC，探索其模擬高溫腐蝕環(huán)境，進而研究該環(huán)境下不銹鋼雙極板的電化學性能。
　　本文首先探索了在H3PO4溶液中添加有機溶劑N,N-二甲基甲酰胺(DMF)模擬HT-PEMFC的腐蝕環(huán)境。在此基礎上通過動電位極化、恒電位極化及表面形貌觀察評價了304、316、430不銹鋼(SS

3、)在該模擬腐蝕環(huán)境中不同溫度下的耐蝕性;同時采用多弧離子鍍技術在304SS表面制備TiN鍍層（TiN-304SS），對比在110℃高溫腐蝕環(huán)境中，304SS改性前后的耐蝕性和表面導電性。得出結(jié)果如下:
　　1.通過在0.5 M H3PO4溶液中添加10 M DMF，可以提高腐蝕溶液的沸點至116℃。DMF的添加對不銹鋼的腐蝕電流密度幾乎沒有影響，可以選定110℃來模擬PEMFC高溫腐蝕環(huán)境。
　　2.在腐蝕環(huán)境分別為0.5