Forskningsframsteg av titanbipolära plattor i vätebränsleceller

Metallbipolära plåtmaterial är i allmänhet uppdelade i rostfritt stål, aluminiumlegering och titanlegering. Bland dem är korrosionsbeständigheten hos titan i protonutbytesmembranbränslecellmiljön bättre än för rostfritt stål och aluminiumlegering, och dess specifika styrka är hög, vilket ytterligare kan minska plattans vikt. , Förbättra pemfc:s specifika effekttäthet. Till exempel använder den japanska Toyota MIRAI bränslecellsfordonet titan som bipolärt plåtmaterial och antar en 3D-nätflödesfältstrukturdesign. Jämfört med den rostfria DC-kanalflödesfältet bipolär platta har dess stackmasseffekttäthet och volymeffekttäthet förbättrats avsevärt. Främja.

cv

Det största problemet för titan inom vätebränslecellens bipolära plattor är den svagt ledande TiO2-filmen som bildas på ytan. Vanliga lösningar är dopningslegeringselement för att generera ledande oxider och täcka ytan med ledande korrosionsbeständiga beläggningar.

Titan bipolär platta dopad med legeringselement

Att lägga till några Ta, Nb, Pd och andra element till titan kan ändra sammansättningen av oxidfilmen på titanytan, vilket inte bara kan förbättra oxidfilmens korrosionsbeständighet utan också minska ytkontaktmotståndet.

Belagd titan bipolär platta

Att täcka en ledande och korrosionsbeständig beläggning på titanytan kan effektivt undvika bildandet av oxidfilm på ytan av titanbipolärplattan och uppfylla plattans prestandakrav. Förutom korrosionsbeständighet och utmärkt elektrisk ledningsförmåga måste beläggningen också ha god bindningsstyrka med substratet. Samtidigt, eftersom temperaturen på PEMFC kommer att förändras vid rumstemperatur och 80 °C, måste beläggningen och substratmaterialet ha liknande termiska expansionskoefficienter. För att undvika delaminering och sprickbildning av beläggningen under temperaturförändringsprocessen kommer det att förlora materialets skyddande effekt. De vanliga beläggningarna är huvudsakligen indelade i två kategorier, nämligen metallbaserade beläggningar (ädelmetaller, metalliskt kol/nitrider) och kolbaserade beläggningar (grafit, ledande polymerer, amorft kol osv.).