チタン表面に導電性耐腐食性コーティングの層をコーティングすると、チタンバイポーラプレートの表面に酸化膜が形成されるのを効果的に回避し、電極プレートの性能要件を満たすことができます。 耐食性と優れた導電性に加えて、コーティングには基材との良好な接着力も必要です。 同時に、PEMFC の温度は室温と 80 度の間で変化するため、コーティングと基板材料は同様の熱膨張係数を持つ必要があります。 温度変化プロセス中のコーティングの剥離や亀裂を避けるために、材料の保護が失われます。
一般的に使用されるコーティングは、主に金属ベースのコーティング (貴金属、金属-炭素/窒化物) と炭素ベースのコーティング (グラファイト、導電性ポリマー、アモルファス カーボンなど) の 2 つのカテゴリに分類されます。
異なるコーティングを施したチタンバイポーラプレートの性能パラメータ
水素燃料電池の重要な部分であるバイポーラ プレートは、電池の性能、コスト、耐久性において決定的な役割を果たします。 現在、水素燃料電池の商用化を制限している 2 つの重要な問題はコストと耐久性であり、バイポーラ プレートのコストは、電極材料、フロー フィールド処理、および電極コーティングの準備プロセスによってある程度決定されます。
グラファイトと炭素ベースの複合材料は、性能の面で水素燃料電池の要件を満たすことができなくなり、金属材料は現在、水素燃料電池の双極板の主流の材料になっています。 また、水素燃料電池は常にハイパワーを追求してきました。 金属材料のチタンおよびチタン合金は、密度が低く、比強度が高く、水素燃料電池の優れた耐食性を備えているため、バイポーラプレートの重量と体積を大幅に削減できます。 バッテリーの質量比出力と体積比出力が大幅に改善され、長期使用中にチタンおよびチタン合金によって生成される腐食生成物は、プロトン交換モードと触媒に対して毒性が低く、安定性の改善に役立ちますおよびバッテリー動作の耐久性。
チタンバイポーラプレートの表面に形成された金属-炭素/窒化物および非晶質炭素コーティングは、優れた包括的な特性を持ち、高い研究および応用価値があります。 ただし、これらのコーティングはピンホール欠陥が発生しやすいため、現在の研究の主な目標は、コーティングの緻密性、フィルムベースの結合強度、およびコーティング表面の導電性を改善することです。 さらに、コーティングは、反応によって生成された水の排出を容易にするために良好な疎水性を有するべきである。
これらの包括的な特性を満たすために、コーティングの構造設計と組織構成には、より高い要件が課せられます。 コーティング構造の複合およびナノ構造は、コーティングの密度、耐食性、電気伝導性をある程度改善し、チタンプレートの使用安定性と信頼性を高めることができます。これは、将来の開発の主な方向性です。
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