pemfc不锈钢双极板表面改性碳基薄膜与其特性-研究

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1、万方数据浙江工业大学硕士学位论文PEMFC不锈钢双极板表面改性碳基薄膜及其特性研究摘要双极板是质子交换膜燃料电池最关键的组成部分之一，其质量和成本在燃料电池中占很大比重。金属双极板尤以不锈钢材料以其优良的导电导热性，易于加工成型，成本低等特点，赢得诸多学者的关注。但其表面会生成导电性较差的氧化层，同时在燃料电池工作环境下易发生腐蚀。采用表面处理技术对不锈钢基体材料进行表面改性成为提高其服役性能和解决其大规模应用问题的关键。本文采用自主设计研发的磁过滤阴极弧复合溅射镀膜仪，选用304不锈钢为基体材料，通过筛选不同的薄膜改性材料以及工艺优化等，制备出具有最佳性能的改性

2、材料。研究结果如下：1)综合对比了不同材料体系薄膜的导电与耐蚀性能，发现类石墨非晶碳膜具有最优的导电性能，同时具有极佳的耐腐蚀性能。2)在碳膜制备过程中，入射离子的轰击能量对于薄膜的沉积起着至关重要的作用，它直接影响着制备出的薄膜的微观结构，进而对其耐蚀性，导电性均会产生较大的影响。通过选取．50V，．200V，一350V偏压，发现在偏压为．200V时，制备的薄膜具有最高的sp2含量和最佳的致密性，展现出最佳的导电性与耐蚀性。3)碳基薄膜和不锈钢间较差的亲和力使得将其直接沉积在不锈钢上会导致薄膜剥落等缺陷。金属过渡层不仅能增强其与基体的结合性能，同时不同过渡层对碳

3、膜的微观结构和性能有着较大的影响。通过对比常见几种用于过渡层的金属(Cr，Ti，W)，发现以Cr为过渡层制备的碳膜具有最佳的导电与耐蚀性能。关键词：质子交换膜燃料电池，碳基薄膜，磁控溅射，接触电阻，耐蚀性，接触角万方数据II万方数据浙江工业大学硕士学位论文Thebipolarplateisoneofthemostcriticalcomponentsofprotonexchangemembranefuelcell，whichaccountsforalargeproportionofqualityandcostinthefuelcellstacks．Metalbipo

4、larplatesespeciallystainlesssteel，haswonmuchattentionofscholarsforitsexcellentelectricalandthermalconductivity,easymoldingandlowcost．Buttheoxidelayergeneratedonthesurfaceperformspoorconductivity，alsoitCanbeeasilycorrodedundertheoperatingenvironmentoffuelcell．ItisakeyelementtOimproveit

5、sperformanceandtosolvetheproblemofitslarge-scaleapplicationsbysurfacecoatingtechnologyonstainlesssteelsubstrate．Inthispaper，weusecomplexmagneticfilteredcathodearCapparatustOdepositfilmsonthe304stainlesssteels，andthenselectthebestonetomakeoptimizationoftheprocesstoachievethemodifiedmat

6、erialwithbestperformance．Theresultsshowasfollows：1)Makecomprehensivecomparisonofdifferentmaterialsandfoundthatamorphousalsohasexcellentcorrosionresistance．theconductivityandcorrosionresistanceofcarbonfilmhasthebestelectricalproperties，21111eincidentenergyoftheionbombardmentplaysavital

7、roleduringthepreparationoftheamorphouscarbonfilms，whichdirectlyaffectsthemicrostructureoffilmsandthenaffectsitscorrosionresistance，electricalconductivity．Byselectingbiasof．50V，．200V，．350V，foundthatunderthebiasof．200V．thinfilmsachievethehighestsp2contentandbestcompactness，performingthe

8、beste