Research Progress Of Titanium Bipolar Plates In Hydrogen Fuel Cells

Metalni bipolarni pločasti materijali su općenito podijeljeni na nehrabreći čelik, aluminijsku legura i legure titana. Među njima, otpornost na koroziju titanija u okruženju membranskih ćelija protona razmjene goriva je bolja od otpornosti od nehranjivog čelika i aluminijske legure, a njegova specifična jačina je visoka, što može dodatno smanjiti težinu ploče. , Poboljšajte specifičnu gustinu snage PEMFC-a. Na primjer, japansko vozilo Toyota MIRAI gorivnih ćelija koristi titanij kao materijal bipolarne ploče i usvaja dizajn strukture polja protoka 3D mesh. U usporedbi sa bipolarnom plocom polja protoka kanala od nehranjivog čelika, njegova masa steka i jačina snage volumena su znatno poboljšani. Unaprijeđenje.

cv

Najveći problem koji se suočava sa titanijem u oblasti bipolarnih ploča ćelija vodika je slabo provodni TiO2 film formiran na površini. Uobičajeno korištena rješenja su elementi doping lelije za generiranje provodnih oksida i premazivanje površine s provodnim premazima otpornim na koroziju.

Titanij bipolarna ploča dopirana elementima legiranja

Dodavanje nekih Ta, Nb, Pd i drugih elemenata titanijumu može promijeniti sastav oksidnog filma na površini titanija, što ne samo da može poboljšati otpornost na koroziju filma oksida, već i smanjiti otpornost površinskog kontakta.

Prelivana titanska bipolarna ploča

Premazavanje provodnog i korozijsko otpornog premaza na površini titana može efikasno izbjeći formiranje oksidnog filma na površini titanijumske bipolarne ploče i u susret zahtjevima performansi ploče. Osim otpornosti na koroziju i izvrsne električne provodljivosti, premaz također treba imati dobru snagu vezivanja sa supstratom. U isto vrijeme, pošto će se temperatura PEMFC-a mijenjati na temperaturi sobe i 80 °C, premaz i supstrat materijal trebaju imati slične koeficijente toplinske ekspanzije. Kako bi se izbjeglo delaminiranje i pucanje premasa tokom procesa promjene temperature, izgubit će zaštitni učinak materijala. Obično korišteni premaz se uglavnom dijeli u dvije kategorije, a to su prevlake na bazi metala (plemeniti metali, metalni ugljik/nitridi) i premaz na bazi ugljika (grafiti, provodni polimeri, amorfni ugljik itd.).