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PEMFC不锈钢镀银双极板性能研究

作　者: 王红涛
导　师: 关德林
学　校: 大连海事大学
专　业: 轮机工程
关键词: 质子交换膜燃料电池 316L不锈钢镀银板 热处理 自组装膜 无铬钝化
分类号: TM911.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 58次
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内容摘要


双极板是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的关键部件之一。双极板性能的优劣直接影响着质子交换膜燃料电池(PEMFC)的可靠性、稳定性和寿命。大幅度提高双极板材料的稳定性、电导率和耐腐性能,减小厚度和比重量是实现质子交换膜燃料电池(PEMFC)商业化的前提。不锈钢是目前研究较多的最具潜力的一种薄金属双极板材料,但由于其耐腐蚀性能较差,必须经过表面改性之后才能应用。不锈钢表面镀银是目前已实际生产应用的一种不锈钢表面改性的方法,但由于镀银层往往存在较多微孔,使不锈钢耐腐蚀性能的提高受到极大地限制。本文采用烘箱热处理,真空热处理以及自组装膜和无铬钝化等工艺对316L不锈钢镀银板进行处理,以进一步提高不锈钢镀银板耐腐蚀性能。在0.5mol／L H2SO4+2mg／L F-(模拟PEMFC环境)溶液中研究了不同温度和不同时间热处理后316L不锈钢镀银板的电化学性能,结果表明,烘箱150℃×2h和真空180℃×2h热处理后316L不锈钢镀银板的性能较佳,且两者在模拟PEMFC环境的耐腐蚀性能相差不大,均比未经热处理的316L不锈钢镀银板有大幅提高。而真空180℃×2h热处理后316L不锈钢镀银板的热力学稳定性和表面镀银层的致密性优于烘箱150℃×2h热处理后的316L不锈钢镀银板。自组装膜和无铬钝化等工艺处理后316L不锈钢镀银板表面更为平整,微孔明显减少；电化学性能测试结果表明在0.3V阳极极化电位时自组装膜和无铬钝化等工艺处理后316L不锈钢镀银板的耐腐蚀性能相差不大,比未经处理的316L不锈钢镀银板有显著提高。但无铬钝化处理后316L不锈钢镀银板表面成膜的致密性优于自组装膜处理。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章 绪论  10-17
  1.1 引言  10
  1.2 燃料电池的特点  10-11
  1.3 燃料电池的分类  11
  1.4 质子交换膜燃料电池  11-13
  1.5 质子交换膜燃料电池的双极板  13-16
    1.5.1 双极板的功能和特点  13
    1.5.2 金属双极板的研究现状  13-16
  1.6 本论文的的工作思路及主要研究内容  16-17
第2章 不锈钢镀银板的热处理  17-25
  2.1 实验方法  17-18
    2.1.1 实验仪器及材料  17
    2.1.2 热处理工艺  17
    2.1.3 电化学性能测试  17-18
  2.2 结果与讨论  18-24
    2.2.1 热处理温度对腐蚀电位的影响  18-19
    2.2.2 热处理温度对极化性能的影响  19-21
    2.2.3 热处理时间对腐蚀电位的影响  21-22
    2.2.4 热处理时间对极化性能的影响  22-24
  2.3 本章小结  24-25
第3章 不锈钢镀银板的真空热处理  25-33
  3.1 实验方法  25
    3.1.1 实验仪器及药品  25
    3.1.2 热处理工艺  25
    3.1.3 电化学性能测试  25
  3.2 结果与讨论  25-32
    3.2.1 热处理温度对腐蚀电位的影响  25-27
    3.2.2 热处理温度对极化性能的影响  27-29
    3.2.3 热处理时间对腐蚀电位的影响  29-30
    3.2.4 热处理时间对极化性能的影响  30-32
  3.3 本章小结  32-33
第4章 烘箱与真空烘箱热处理镀银板的电化学性能比较  33-46
  4.1 实验方法  33
    4.1.1 实验材料  33
    4.1.2 电化学性能测试  33
    4.1.3 表面形貌及其他性能测试  33
  4.2 结果与讨论  33-44
    4.2.1 显微形貌  33-35
    4.2.2 接触角测试  35-37
    4.2.3 腐蚀电位  37-39
    4.2.4 极化曲线  39-40
    4.2.5 电化学交流阻抗  40-44
  4.3 本章小结  44-46
第5章 不锈钢镀银板的自组装膜成膜处理与无铬钝化处理  46-69
  5.1 实验方法  47-50
    5.1.1 实验仪器及药品  47-48
    5.1.2 自组装膜工艺  48-49
    5.1.3 无铬钝化工艺  49
    5.1.4 电化学性能测试  49-50
    5.1.5 表面形貌及其它性能测试  50
  5.2 结果与讨论  50-67
    5.2.1 显微形貌  50-54
    5.2.2 接触角测试  54-56
    5.2.3 腐蚀电位  56-58
    5.2.4 极化曲线  58-59
    5.2.5 交流阻抗  59-63
    5.2.6 恒电位  63-65
    5.2.7 红外反射光谱  65-66
    5.2.8 接触电阻  66-67
  5.3 本章小结  67-69
结论  69-71
参考文献  71-75
致谢  75-76
研究生履历  76-77

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 独立电源技术（直接发电） > 化学电源、电池、燃料电池 > 燃料电池
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