不锈钢双极板高速冲击成形仿真分析 被引量：1

1

作者 曾力佳 孟正华 +3 位作者 郭佳敏 郭巍 刘维 黄尚宇 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期42-51,共10页

为探究在不均匀速度下高速冲击的不锈钢双极板变形情况及成形规律,结合箔片气化冲击成形的板料速度场分布,运用LS-DYNA建立不锈钢双极板高速冲击成形有限元仿真模型,分析了该成形工艺下不锈钢双极板的动态变形过程,研究了不均匀冲击速... 为探究在不均匀速度下高速冲击的不锈钢双极板变形情况及成形规律,结合箔片气化冲击成形的板料速度场分布,运用LS-DYNA建立不锈钢双极板高速冲击成形有限元仿真模型,分析了该成形工艺下不锈钢双极板的动态变形过程,研究了不均匀冲击速度对双极板流道成形质量的影响。结果表明,不锈钢双极板冲击成形的最小初始冲击速度为350 m·s^(-1),流道脊处的减薄率最大,其余部位减薄率小于30%,随着初始冲击速度的增加,双极板成形深度稳定在0.78 mm以上,填充率稳定在95%。但受限于速度场的不均匀性,单次成形有效区域有限,仿真结果表明多道次成形能够形成一致性较好的多通道不锈钢双极板,最后,通过多道次箔片气化冲击成形实验验证了仿真结果。 展开更多

关键词 不锈钢双极板 冲击成形 减薄率 填充率

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不锈钢双极板表面电弧离子镀Cr/CrN/Cr薄膜研究 被引量：9

2

作者 吴博 王文涛 +2 位作者 张敏 付宇 林国强 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2007年第11期861-863,共3页

用电弧离子镀方法,在质子交换膜燃料电池用不锈钢双极板试样表面沉积三明治结构的Cr/CrN/Cr多层薄膜,对双极板与碳纸的接触电阻和在模拟腐蚀液中的电化学腐蚀性能等进行了测试。结果表明,镀膜处理使不锈钢表面性能有明显改善,与原始不... 用电弧离子镀方法,在质子交换膜燃料电池用不锈钢双极板试样表面沉积三明治结构的Cr/CrN/Cr多层薄膜,对双极板与碳纸的接触电阻和在模拟腐蚀液中的电化学腐蚀性能等进行了测试。结果表明,镀膜处理使不锈钢表面性能有明显改善,与原始不锈钢相比,其接触电阻降低了一个数量级;同时,电化学耐腐蚀性能也得到显著提高。分析表明,这与薄膜表面平整、致密且膜基结合力强,以及薄膜的Cr/CrN/Cr多层结构的复合作用有关。 展开更多

关键词 不锈钢双极板 电弧离子镀 多层薄膜 接触电阻 电化学腐蚀

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质子交换膜燃料电池用不锈钢双极板的腐蚀与表面改性研究进展 被引量：9

3

作者 潘红涛 徐群杰 +1 位作者 云虹 邓先钦 《腐蚀与防护》 CAS 北大核心 2011年第8期585-590,共6页

双极板是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心组件之一,占电池组重量和成本的大部分。不锈钢由于具有强度高、导电、传热性好以及耐腐蚀等优点,因此被作为双极板材料。然而,在PEMF℃环境下,不锈钢会发生腐蚀并且表面会产生高电阻钝化膜,从... 双极板是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心组件之一,占电池组重量和成本的大部分。不锈钢由于具有强度高、导电、传热性好以及耐腐蚀等优点,因此被作为双极板材料。然而,在PEMF℃环境下,不锈钢会发生腐蚀并且表面会产生高电阻钝化膜,从而降低电池性能。为此,国内外研究者对不锈钢双极板的腐蚀与表面处理展开了广泛的研究,本文对此进行了详细阐述。 展开更多

关键词 质子交换膜燃料电池 不锈钢双极板 腐蚀 表面改性

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PEMFC不锈钢双极板离子镀CrN_x薄膜表面改性 被引量：4

4

作者 王文涛 吴博 +4 位作者 李红凯 林国强 付宇 侯明 衣宝廉 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2009年第5期371-374,共4页

用电弧离子镀膜技术通过改变N2流量的方法,在质子交换膜燃料电池(PEMFC)中用不锈钢双极板表面沉积一系列不同N含量的CrNx改性薄膜,对薄膜的成分、结构与接触电阻、耐蚀性能进行了测试。结果表明,沉积CrNx薄膜能够明显改善双极板的表面性... 用电弧离子镀膜技术通过改变N2流量的方法,在质子交换膜燃料电池(PEMFC)中用不锈钢双极板表面沉积一系列不同N含量的CrNx改性薄膜,对薄膜的成分、结构与接触电阻、耐蚀性能进行了测试。结果表明,沉积CrNx薄膜能够明显改善双极板的表面性能,并且其性能随着薄膜中N含量的变化而变化。与原始不锈钢相比,接触电阻降低1个数量级,耐腐蚀性能提高2个数量级。其中N含量为46.2%时,接触电阻降低到了11.8mΩ·cm(20.8MPa夹紧力);N含量为50.5%时,极化电流降低到10-7A/cm(2电极电位为0.6V)。分析表明,双极板处理后性能的改善与电弧离子镀薄膜的致密度较高,以及薄膜的成分、结构随薄膜中N含量的变化有关。 展开更多

关键词 PEMFC 不锈钢双极板 电弧离子镀 接触电阻 耐腐蚀性能

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燃料电池不锈钢双极板CrN/CrC薄膜表面改性研究 被引量：4

5

作者 吴博 付宇 +2 位作者 侯中军 衣宝廉 林国强 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1222-1224,共3页

采用离子镀技术在质子交换膜燃料电池不锈钢双极板表面制备了CrN/CrC多层薄膜。测试结果表明,与未镀膜的不锈钢基体相比,镀膜不锈钢的接触电阻（120N/cm2压紧力）降低2个数量级,并且耐蚀性能显著改善,腐蚀电流密度降低0.5~1个数量级。同... 采用离子镀技术在质子交换膜燃料电池不锈钢双极板表面制备了CrN/CrC多层薄膜。测试结果表明,与未镀膜的不锈钢基体相比,镀膜不锈钢的接触电阻（120N/cm2压紧力）降低2个数量级,并且耐蚀性能显著改善,腐蚀电流密度降低0.5~1个数量级。同时,镀膜不锈钢的耐久性亦大幅提升,改性薄膜可以有效保护不锈钢基体免受腐蚀损害。 展开更多

关键词 不锈钢双极板 多层薄膜 接触电阻 耐蚀性能 耐久性

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不锈钢双极板表面Cr与Cr_2N镀层导电与耐蚀性研究 被引量：4

6

作者 肖宇 顾大明 +3 位作者 刘峰 李洪霞 黄国胜 李相波 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期240-244,共5页

采用等离子体磁控溅射的方法在304不锈钢双极板表面沉积出致密均匀的Cr层和Cr2N层。运用X射线衍射、俄歇电子能谱、扫描电镜、界面接触电阻测试和动电位极化等方法,研究了表面镀层对不锈钢双极板导电和耐腐蚀性能的影响。结果表明,经过... 采用等离子体磁控溅射的方法在304不锈钢双极板表面沉积出致密均匀的Cr层和Cr2N层。运用X射线衍射、俄歇电子能谱、扫描电镜、界面接触电阻测试和动电位极化等方法,研究了表面镀层对不锈钢双极板导电和耐腐蚀性能的影响。结果表明,经过镀氮化铬层后的双极板界面导电性能良好,在质子交换膜燃料电池(PEMFC)电堆装载压力下,界面接触电阻为20mΩ.cm2,与未镀层相比降低了约70%。双极板的耐腐蚀性能也有显著的增强:在模拟PEMFC环境中,腐蚀电位提高了约300mV,腐蚀电流降低了约1个数量级。 展开更多

关键词 质子交换膜燃料电池 不锈钢双极板 磁控溅射 接触电阻 耐蚀性能

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燃料电池不锈钢双极板CrC薄膜表面改性研究 被引量：3

7

作者 吴博 付宇 +2 位作者 侯中军 衣宝廉 林国强 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第7期1397-1399,1451,共4页

采用离子镀技术在质子交换膜燃料电池(PEMFC)用不锈钢双极板表面沉积了不同厚度的Cr C薄膜。测试结果显示,随着薄膜厚度增加:镀膜样品表面粗糙度降低使其接触电阻降低。同时,镀膜样品的耐蚀性能和耐久性提高,在模拟腐蚀环境中的腐蚀电... 采用离子镀技术在质子交换膜燃料电池(PEMFC)用不锈钢双极板表面沉积了不同厚度的Cr C薄膜。测试结果显示,随着薄膜厚度增加:镀膜样品表面粗糙度降低使其接触电阻降低。同时,镀膜样品的耐蚀性能和耐久性提高,在模拟腐蚀环境中的腐蚀电流密度分别降低了1个数量级(阴极)和0.5个数量级(阳极);镀膜样品在腐蚀测试过程中溶解生成的铁离子数量减少,厚度较大的薄膜可以更有效地保护不锈钢基体免受腐蚀。 展开更多

关键词 不锈钢双极板 薄膜厚度 接触电阻 耐蚀性能 耐久性

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基于能量法的PEMFC不锈钢双极板成形起皱分析 被引量：4

8

作者 翟华 周遨 严建文 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期9-14,共6页

针对不锈钢双极板冲压过程中容易起皱的问题，利用能量法原理分析了不锈钢双极板冲压成形过程中起皱缺陷的折皱个数和压边力大小之间的关系，并给出板材临界起皱的条件。通过Dynaform软件分析了双极板在不同压边力条件下的成形过程。数... 针对不锈钢双极板冲压过程中容易起皱的问题，利用能量法原理分析了不锈钢双极板冲压成形过程中起皱缺陷的折皱个数和压边力大小之间的关系，并给出板材临界起皱的条件。通过Dynaform软件分析了双极板在不同压边力条件下的成形过程。数值模拟结果显示，当压边力小于临界压边力时，板材出现了严重的起皱；压边力大于临界值时，起皱缺陷得到明显改善。双极板的冲压实验结果和模拟结果相吻合，结果表明，压边力对双极板成形质量的影响较大，能量法分析能够为压边力的设置提供参考；能量法和数值模拟能够预测和分析双极板的冲压成形情况，为加工出高质量的双极板提供指导。 展开更多

关键词 不锈钢双极板 能量法 起皱 有限元分析

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模具参数对SS316L不锈钢双极板台阶型流道冲压成形损伤值的影响 被引量：1

9

作者 赵富强 程修建 +2 位作者 高智颖 张恒 张晓东 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期49-56,共8页

针对超薄金属双极板流道冲压成形过程中出现的破裂缺陷,以厚度为0.1 mm的SS316L不锈钢双极板台阶型流道为研究对象,研究了基于Normalized Cockcroft&Latham损伤模型和响应面法的模具参数对台阶型流道冲压成形损伤值的影响规律,建立... 针对超薄金属双极板流道冲压成形过程中出现的破裂缺陷,以厚度为0.1 mm的SS316L不锈钢双极板台阶型流道为研究对象,研究了基于Normalized Cockcroft&Latham损伤模型和响应面法的模具参数对台阶型流道冲压成形损伤值的影响规律,建立了以凸模圆角半径、凹模圆角半径和凸模流道高度为影响因素,台阶型流道的损伤值为目标的多元回归模型,并通过对比实验验证了回归模型预测的准确性,通过方差分析研究了各因素对损伤值的影响占比。结果表明,凸模流道高度对台阶型流道冲压成形损伤值的影响呈正相关且最为显著,其占比为62.32%,凹模圆角半径与凸模圆角半径对其损伤值的影响呈负相关,占比分别为22.33%和10.69%。通过优化模具参数,可以获得大深度无破裂的台阶型流道。 展开更多

关键词 不锈钢双极板 台阶型流道 模具参数 损伤值 冲压成形

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离子注入Nb不锈钢双极板的耐孔蚀性能研究

10

作者 梁成浩 曹彩红 黄乃宝 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期19-25,共7页

为了探索离子注入Nb不锈钢双极板在模拟质子交换膜燃料电池(PEMFC)中的性能,采用极化曲线、恒电位试验和电化学阻抗谱等方法研究了离子注入铌316不锈钢在PEMFC环境中耐孔蚀性能的影响.研究表明:模拟PEMFC环境中316不锈钢和离子注入铌31... 为了探索离子注入Nb不锈钢双极板在模拟质子交换膜燃料电池(PEMFC)中的性能,采用极化曲线、恒电位试验和电化学阻抗谱等方法研究了离子注入铌316不锈钢在PEMFC环境中耐孔蚀性能的影响.研究表明:模拟PEMFC环境中316不锈钢和离子注入铌316不锈钢试样均发生孔蚀;Nb离子的注入提高了抗孔蚀性能,且随着介质温度的升高,孔蚀倾向加剧.孔蚀的诱发是离子注入铌316不锈钢表面水解形成Nb(OH)+4,导致钝化膜局部溶解破坏所致.模拟PEMFC环境中316不锈钢表面注入铌层膜电阻Rcoat、电荷转移电阻Rct升高,而注入铌层的电容值Ccoat、双电层电容Cct下降,表明注入铌层成为高电阻、低电容的阻挡层,对基体起到良好的保护作用. 展开更多

关键词 316不锈钢双极板 铌 离子注入 质子交换膜燃料电池 孔蚀 极化曲线 电化学阻抗谱

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DEFC不锈钢双极板的电化学行为研究

11

作者 王利霞 王诗文 +1 位作者 马伟伟 樊凯奇 《轻工学报》 CAS 2017年第4期16-20,共5页

为评估金属双极板在直接乙醇燃料电池(DEFC)环境中的耐蚀性能,采用50℃的0.05 mol/L H2SO4+x mol/L CH3CH2OH(x=0,1,5,10,13)溶液来模拟DEFC的阳极运行环境,在该环境中对304不锈钢(304SS)的表面形貌进行表征,并对其进行极化、恒电位时间... 为评估金属双极板在直接乙醇燃料电池(DEFC)环境中的耐蚀性能,采用50℃的0.05 mol/L H2SO4+x mol/L CH3CH2OH(x=0,1,5,10,13)溶液来模拟DEFC的阳极运行环境,在该环境中对304不锈钢(304SS)的表面形貌进行表征,并对其进行极化、恒电位时间-电流密度等电化学测试.结果表明,在高浓度的乙醇腐蚀溶液中,304SS表面局部腐蚀的现象有所缓和,其耐蚀性能较好;乙醇起到减缓304SS在0.05 mol/L H2SO4溶液中腐蚀速率的作用;304SS在乙醇浓度高的DEFC运行环境中具有较高的稳定性. 展开更多

关键词 直接乙醇燃料电池 304不锈钢双极板 电化学行为 耐蚀性

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PEMFC不锈钢双极板表面改性用Cr-C薄膜的成分设计与制备 被引量：5

12

作者 邹宝捷 林国强 +1 位作者 吴博 王同 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期61-67,共7页

目的根据质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)不锈钢双极板的表面镀膜改性要求,探索改性薄膜成分对性能的影响规律,并提供一种行之有效的薄膜成分设计方法。方法首先应用团簇加连接原子结构模型,结合电子轨... 目的根据质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)不锈钢双极板的表面镀膜改性要求,探索改性薄膜成分对性能的影响规律,并提供一种行之有效的薄膜成分设计方法。方法首先应用团簇加连接原子结构模型,结合电子轨道饱和原则,理论上设计出Cr-C二元材料体系的最佳团簇式和最佳成分,再利用电弧离子镀技术在316L不锈钢双极板上制备出一系列不同成分的CrxC1-x薄膜,对薄膜的成分、结构及性能进行表征和分析。结果设计所得Cr-C材料体系的最佳团簇式为[Cr-C4]CrC3,对应的最佳原子比成分为Cr0.22C0.78。所制备的CrxC1-x薄膜的成分系数x在0.05~0.23之间变化,薄膜的导电性和耐蚀性能随着成分x的增加,呈明显增加趋势。其中Cr0.23C0.77薄膜的综合性能最好:在1.2MPa压紧力下,接触电阻为2.8 mΩ·cm^2;在模拟腐蚀环境下,腐蚀电流密度仅为9.1×10-2μA/cm^2。该性能已优于美国能源部DOE的标准指标要求。结论Cr-C改性薄膜的成分对导电性能和耐蚀性能有着重要的影响。由于实验制备的性能最佳的薄膜成分Cr0.23C0.77与基于团簇加连接原子模型设计薄膜的最佳成分Cr0.22C0.78基本相同,从而证实了依据此模型进行双极板改性薄膜成分设计是行之有效的。 展开更多

关键词 质子交换膜燃料电池 不锈钢双极板 表面改性 Cr-C薄膜 团簇加连接原子模型 成分设计 导电性能 耐蚀性能

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316L不锈钢双极板元素富集耐腐蚀特性研究 被引量：3

13

作者 郭金刚 陈红 +2 位作者 李俊荣 唐子龙 陈清明 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S02期391-394,共4页

双极板的耐腐蚀性能是制约质子交换膜(PEM)水电解制氢技术产业化应用的瓶颈之一。通过对金属不锈钢涂层改性提高耐腐蚀性,可提高其使用寿命,增加转换率,降低成本,达到产业化生产的目的。本文采用316L不锈钢作为测试样品,待测样品采用环... 双极板的耐腐蚀性能是制约质子交换膜(PEM)水电解制氢技术产业化应用的瓶颈之一。通过对金属不锈钢涂层改性提高耐腐蚀性,可提高其使用寿命,增加转换率,降低成本,达到产业化生产的目的。本文采用316L不锈钢作为测试样品,待测样品采用环氧树脂进行包覆,测试时溶液中暴露尺寸为1 cm×1 cm。在电解液为1 mol/L Na_(2)SO_(4)溶液中,富集电位分别为1.2 V、1.3 V、1.4 V、1.5 V、1.6 V条件下,进行了Cr、Ni元素富集,在2 mol/L H_(2)SO_(4)溶液中进行动电位极化测试,得到了富集前未进行阴极还原和在-1.3 V进行阴极还原两组样品的腐蚀特性,包括腐蚀电流密度、腐蚀电位。通过进行扫描电子显微镜测试、X射线光电子能谱测试、接触电阻测试,探究了阴极还原过程、元素富集电位对元素富集产生的影响。结果表明在-1.3 V进行阴极还原,1.5 V进行元素富集的样品耐腐蚀性能最好。此外富集电位为2 V时的元素富集实验结果表明过高的元素富集电位会使材料表面富集层损坏,双极板板材耐腐蚀性下降。 展开更多

关键词 不锈钢双极板 元素富集 耐腐蚀 动电位极化

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基体偏压对PEMFC不锈钢双极板Cr-N改性涂层性能的影响 被引量：2

14

作者 黄天纵 吴勇 +4 位作者 陈辉 陶冠羽 花仕洋 夏思瑶 夏春怀 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期375-383,共9页

目的提高SS316L双极板的耐腐蚀性与导电性。方法使用脉冲直流磁控溅射技术,改变基体负偏压,于SS316L双极板上制备了Cr-N薄膜。通过扫描电子显微镜、XRD衍射仪、电子探针分析仪对薄膜的成分和结构进行了检测分析。通过接触电阻测试、电... 目的提高SS316L双极板的耐腐蚀性与导电性。方法使用脉冲直流磁控溅射技术,改变基体负偏压,于SS316L双极板上制备了Cr-N薄膜。通过扫描电子显微镜、XRD衍射仪、电子探针分析仪对薄膜的成分和结构进行了检测分析。通过接触电阻测试、电化学腐蚀测试和接触角测试表征了薄膜的导电性、耐腐蚀性和疏水性。结果薄膜的结构主要由Cr和Cr_(2)N组成,各组试样的成分相近。随着沉积过程中基体负偏压的增大,薄膜结构更加致密。镀膜试样的耐腐蚀性均好于基材SS316L,基体负偏压为400 V时,测得试样的腐蚀电流密度最低,为3.49×10^(‒7 )A/cm^(2)。镀膜试样的导电性均好于基材SS316L,基体为负偏压200 V时,双极板的导电性最好,表面接触电阻为8.02 mΩ·cm^(2)。基体负偏压继续增大,双极板的接触电阻会有所下降。结论随着沉积偏压的增加,薄膜中的N含量略有增加。薄膜沉积对SS316L双极板的导电性、耐腐蚀性和疏水性有明显的提高,较于基材自腐蚀电位提升了411 mV,腐蚀电流密度下降了2个数量级。沉积时较高的基体负偏压对于双极板的导电性和耐腐蚀性提升更显著。但过高的基体负偏压导致薄膜的晶粒细小,致密性好,对薄膜的导电性会有所影响。 展开更多

关键词 质子交换膜燃料电池 不锈钢双极板 表面改性 偏压 Cr-N薄膜 耐腐蚀性 导电性

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质子交换膜燃料电池不锈钢双极板的腐蚀行为及其表面防护的研究进展 被引量：11

15

作者 谭茜匀 王艳丽 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期192-200,共9页

质子交换膜燃料电池(PEMFCs)作为一种环境友好型电池装置,在倡导人与自然和谐相处的现代社会日渐受到重视。双极板是PEMFCs的重要组成之一,其性能的好坏与PEMFCs的发展密切相关。不锈钢双极板虽具有优异的导电性和强度,但在PEMFCs的严... 质子交换膜燃料电池(PEMFCs)作为一种环境友好型电池装置,在倡导人与自然和谐相处的现代社会日渐受到重视。双极板是PEMFCs的重要组成之一,其性能的好坏与PEMFCs的发展密切相关。不锈钢双极板虽具有优异的导电性和强度,但在PEMFCs的严苛工作环境下,仍面临着腐蚀与钝化等问题。近年来,国内外的研究者为解决不锈钢双极板的表面防护问题展开了广泛的探索,深入研究发现,解决这一问题的有效途径是在其表面制备高导电性、高耐蚀性的防护涂层。简述了PEMFCs的工作原理以及对双极板的性能要求,从不锈钢双极板的运行环境和工作要求出发,提出其自身存在的问题和所面临的改性难题。另外,对近年来不锈钢双极板的表面防护涂层进行了分类,分别阐述了碳基涂层、金属及其化合物涂层和疏水涂层在不锈钢双极板防护上的研究进展,分析对比了不同方法制备涂层的优缺点,在此基础上,明确了不锈钢双极板表面防护的发展方向和未来表面改性技术的研究热点。 展开更多

关键词 质子交换膜燃料电池 不锈钢双极板 腐蚀行为 涂层

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不锈钢双极板耐腐蚀涂层制备及性能 被引量：5

16

作者 杨金梦 柳小祥 +2 位作者 毕俊 刘高阳 王新东 《电镀与精饰》 CAS 北大核心 2021年第10期8-13,共6页

采用室温恒压电化学氮化技术在316L不锈钢表面成功制备了氮化涂层。通过X射线光电子能谱(XPS)、电化学阻抗(EIS)、动电位极化和接触角测量等方法对涂层的组成、疏水性和耐腐蚀性进行了分析。结果表明:涂层表面主要由铬的氧化物和混合氮... 采用室温恒压电化学氮化技术在316L不锈钢表面成功制备了氮化涂层。通过X射线光电子能谱(XPS)、电化学阻抗(EIS)、动电位极化和接触角测量等方法对涂层的组成、疏水性和耐腐蚀性进行了分析。结果表明:涂层表面主要由铬的氧化物和混合氮化物(CrN+Cr2N)组成。氮化不锈钢接触角由改性前的76.2°提高到106.7°,腐蚀电位较裸钢提高了530 mV,腐蚀电流密度下降了3个数量级,说明氮化涂层能够有效保护不锈钢基底免受腐蚀。此外,在模拟PEMFC阴极环境中进行了10 h的恒电位极化测试,腐蚀电流密度小于1μA cm^(-2),验证了涂层长期的稳定性。 展开更多

关键词 质子交换膜燃料电池 316L不锈钢双极板 表面改性 电化学氮化 耐腐蚀性能

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质子交换膜燃料电池用不锈钢双极板氮化Cr镀层的耐蚀性 被引量：2

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作者 朱雁雁 沈喜训 +2 位作者 王涛 邓呈维 徐群杰 《腐蚀与防护》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1-8,14,共9页

采用液相等离子体电解渗氮技术在镀有纯Cr镀层的316L不锈钢双极板上进行短时的氮化处理。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪等对Cr氮化镀层的形貌和成分进行了表征,采用电化学试验测试了其耐蚀性,并测量了镀层的界面接触电阻(RIC)。结果... 采用液相等离子体电解渗氮技术在镀有纯Cr镀层的316L不锈钢双极板上进行短时的氮化处理。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪等对Cr氮化镀层的形貌和成分进行了表征,采用电化学试验测试了其耐蚀性,并测量了镀层的界面接触电阻(RIC)。结果表明:Cr氮化镀层的表面呈现出凹凸不平的胞状结构、层镀为非晶相结构;与基体试样相比,Cr氮化镀层的腐蚀电位明显更高(约为+600 mV),腐蚀电流密度比不锈钢基体降低两个数量级,耐蚀效率为99.67%;Cr氮化镀层的RIC为13.7 mΩ·cm^(2),导电性能良好。 展开更多

关键词 电沉积 液相等离子体渗氮 不锈钢双极板 耐蚀性 导电性

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注Cr对质子交换膜燃料电池不锈钢双极板腐蚀行为的影响 被引量：2

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作者 丁立 赵建平 +2 位作者 潘勇 李贺 疏小勇 《南京工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2021年第5期645-653,共9页

应用金属蒸气真空弧(MEVVA)离子注入技术,在316L不锈钢表面注Cr改性,对改性层化学成分和微观结构进行表征分析,运用电化学测试技术考察其在模拟质子交换膜燃料电池(PEMFC)环境中的腐蚀行为。结果表明:不锈钢表面形成富Cr改性层,Cr离子... 应用金属蒸气真空弧(MEVVA)离子注入技术,在316L不锈钢表面注Cr改性,对改性层化学成分和微观结构进行表征分析,运用电化学测试技术考察其在模拟质子交换膜燃料电池(PEMFC)环境中的腐蚀行为。结果表明:不锈钢表面形成富Cr改性层,Cr离子浓度沿纵向呈梯度分布且无界面,改性层厚度随加速电压升高而增大;Cr离子浓度随离子注量的增加而增大;不锈钢表面粗糙度降低、致密度增大,有利于腐蚀电流的降低;不锈钢在阴阳两极模拟加速腐蚀环境下均更易钝化,腐蚀倾向大幅度降低,可有效提高耐腐蚀性。 展开更多

关键词 离子注入 质子交换膜燃料电池 316L不锈钢双极板 腐蚀 富Cr改性层

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阴极气体O_(2)对石墨烯/聚苯胺/不锈钢双极板耐蚀性的影响 被引量：2

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作者 李宛静 周婉秋 +3 位作者 辛士刚 苏桂田 康艳红 孙秋菊 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期163-174,共12页

目的 提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)双极板的耐腐蚀性能。方法 采用循环伏安法(CV)在316L不锈钢(SS)基材上制备还原氧化石墨烯(rGO)/聚苯胺(PANI)层-层复合双极板。用透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)进行形貌观察,用红外光谱(FTIR)和拉... 目的 提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)双极板的耐腐蚀性能。方法 采用循环伏安法(CV)在316L不锈钢(SS)基材上制备还原氧化石墨烯(rGO)/聚苯胺(PANI)层-层复合双极板。用透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)进行形貌观察,用红外光谱(FTIR)和拉曼光谱(Raman)确定官能团结构,用紫外可见光谱(UV-vis)确定分子共轭状态,用X射线光电子能谱(XPS)确定化学成分和键合状态。在模拟PEMFC阴极工作环境下研究rGO/PANI/316L SS层-层复合双极板的耐腐蚀性能,向体系中通入氧气(O_(2)),测量开路电位(OCP)、电化学阻抗谱(EIS)和极化曲线评价双极板的抗腐蚀性能。结果 在离子液体1-乙基-3-甲基咪唑硫酸甲酯中,通过电聚合能够获得厚度为53μm的PANI膜层,在pH=4的0.03 mol/L K_(2)SO_(4)溶液中还原氧化石墨烯(GO),在PANI上获得厚度为10μm的rGO膜层。PANI呈中间氧化态,sp2杂化的r GO和PANI之间的相互作用使得共轭效应增强。连续致密的rGO覆盖在多孔的PANI上提高了双极板的耐蚀性。氧气对r GO/PANI/316L SS的耐蚀性有显著影响,不同氧含量条件下,腐蚀电流密度按照N2> O_(2)(DO)> O_(2)依次降低。结论 氧气有助于在膜/基界面形成保护性的钝化膜,提升了rGO/PANI/316L SS双极板的耐蚀性。 展开更多

关键词 石墨烯 聚苯胺 不锈钢双极板 O_(2) 离子液体 耐蚀性

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聚苯胺/不锈钢双极板在H2SO4中腐蚀性能的变化规律 被引量：2

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作者 杨佳宇 周婉秋 +3 位作者 刘晓安 姜文印 辛士刚 康艳红 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期283-291,共9页

目的提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)双极板的耐蚀性。方法采用循环伏安法,在316L不锈钢(SS)表面电合成导电聚苯胺(PANI)膜,制备PANI/316L SS复合双极板。用红外光谱确定PANI官能团结构,用扫描电镜观察表面形貌,用X射线光电子能谱研究PAN... 目的提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)双极板的耐蚀性。方法采用循环伏安法,在316L不锈钢(SS)表面电合成导电聚苯胺(PANI)膜,制备PANI/316L SS复合双极板。用红外光谱确定PANI官能团结构,用扫描电镜观察表面形貌,用X射线光电子能谱研究PANI膜成分和键合状态。用0.2 mol/L H2SO4模拟PEMFC腐蚀环境,采用极化曲线研究PANI/316L SS耐腐蚀性能,采用开路电位(OCP)和电化学阻抗谱(EIS),研究PANI/316L SS在长期浸泡过程中的腐蚀行为的变化规律。结果PANI膜具有中间氧化态结构,呈现纤维堆积形貌。XPS结果表明,PANI膜中含有C、N、S和O等元素,聚合过程中“对阴离子”SO42−通过“掺杂”进入PANI分子链。涂覆PANI薄膜的316L SS腐蚀电位提高了0.17 V,长期浸泡过程中,OCP介于0.19~0.32 V之间,说明PANI/316L SS的腐蚀倾向降低。浸泡初期,OCP增大对应于膜/基界面处钝化膜的形成;浸泡中期,OCP下降/上升与钝化膜的溶解/修复有关;浸泡后期,OCP持续下降源于钝化膜的溶解。EIS的Nyquist图由高频端容抗弧和低频端扩散尾构成。结论随着浸泡时间延长,PANI膜被氧化,导致“对阴离子”SO42−从PANI中发生“脱掺杂”,使膜电阻增加,容抗弧半径增大。浸泡82天,PANI/316L SS体系仍具有良好的耐腐蚀性能。 展开更多

关键词 质子交换膜燃料电池(PEMFC) 不锈钢双极板 导电聚苯胺 循环伏安法 浸泡 耐蚀性

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