基于界面损伤机制的导电耐蚀非晶碳涂层设计优化
编号:203 稿件编号:228 访问权限:仅限参会人 更新:2022-09-22 09:17:27 浏览:412次 口头报告

报告开始:2023年04月23日 11:15 (Asia/Shanghai)

报告时间:10min

所在会议:[J] 能源材料表面工程及应用技术论坛 » [J1] 上午

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摘要
非晶碳(a-C)涂层作为质子交换膜燃料电池(PEMFC)用金属双极板的表面功能防护涂层,在恶劣的PEMFC工作环境下兼具高耐蚀性和导电性,受到广泛关注。基于前期实验证实工作介质进入膜基界面导致极板失效的损伤机制,非晶碳涂层致密性和微结构直接影响a-C/金属双极板性能退化,但两者对极板性能的影响规律和协同效应尚不明确。本研究采用直流磁控溅射技术,在316Lss基体上沉积系列厚度约200 nm的a-C涂层,系统研究了不同工作气压下a-C的致密性和微观结构,及沉积过程等离子特性、涂层微观结构和改性极板性能之间的作用规律。结果表明,在工作气压2mTorr时,高电离度等离子体导致a-C涂层具有高致密性(最高密度2.52g/cm3)和较大sp2团簇尺寸,综合性能最佳:腐蚀电流密度(Icorr)为0.27 μA/cm2,测试前后ICR分别为2.2 mΩ•cm2和2.9 mΩ•cm2,均优于美国DOE2025标准(Icorr<10-6 A•cm-2和ICR <10 mΩ•cm2)。而在11mTorr时,等离子体低电离度导致a-C结构松散,此时较大sp2团簇尺寸会引起电耦腐蚀而加剧界面损伤。因此,同时获得高致密性和较大尺寸sp2团簇,是提高非晶碳涂层改性极板性能的关键。
关键字
质子交换膜燃料电池,金属双极板,非晶碳,接触电阻,界面腐蚀
报告人
李昊
中国科学院宁波材料技术与工程研究所

稿件作者
李昊 中国科学院宁波材料技术与工程研究所
汪爱英 中科院宁波材料所
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