车用燃料电池金属双极板的材料表面改性与制备
发布时间：2021-09-26
信息来源：北京市科技成果信息系统
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发布时间：2021-09-26
信息来源：北京市科技成果信息系统
- 金属;燃料电池;金属双极板
基本信息
所属科技项目名称：车用燃料电池金属双极板的材料表面改性与制备
项目主管部门：北京市科学技术委员会、中关村科技园区管理委员会
科技成果信息
科技成果名称：车用燃料电池金属双极板的材料表面改性与制备
关键词：质子交换膜燃料电池；金属双极板；寿命评价；腐蚀行为；
科技成果类型：
科技成果所处阶段：
科技成果应用领域：制造业
科技成果简介：耐腐蚀高导电不锈钢双极板如果能够取得技术上的突破，将能够使国内新能源汽车企业在氢燃料电池实现量产时，避免贸易竞争中的知识财产权问题。环境方面，氢燃料汽车的商业化也能够相当程度缓解我国近年来备受关注的严重的雾霾天气。
为了实现不锈钢双极板的性能改进，本课题进行了以下几个方面的研究：
（1）车用燃料电池金属双极板的合金组分、表面处理技术及其相互影响机制研究。开展对不同合金组分金属材料表面渗碳、氮处理以及高分子导电聚合物电泳等涂层处理技术研究，分析钛、铬、钒、铌、铁等组分对氮化物层、碳化物层或高分子层对耐腐蚀性能和导电性的影响；改进金属双极板表面处理工艺，研究不同工艺参数对薄层形态、成形性、表面微结构及导电性的影响。
（2）车用燃料电池金属双极板腐蚀机理及易蚀区防护强化技术研究。研究金属双极板耐蚀层表面缺陷，通过盐雾实验，指示剂显色等方法结合电化学噪声测试来进行机理分析，特别注意导致针孔，薄区和分层缺陷出现的条件并对表面处理工艺进行优化；对金属双极板在燃料电池环境下的长时间耐腐蚀性和导电性指标稳定性进行测试，主要对冲压变形区域和装配后应力集中区域的性能指标进行分析，并改进制造流程。
（3）开展车用燃料电池金属双极板结构设计。设计适用于车用燃料电池的金属双极板，保证金属双极板与燃料电池其他关键部件的匹配，解决金属双极板穿孔问题。
（4）研发电化学蚀刻技术制备无冲压无焊接的新型燃料电池金属双极板。经表面处理的金属双极板，除具有高耐腐蚀性外，同时减少了铁离子对质子交换膜的影响。
（5）建立车用燃料电池金属双极板评价体系。
通过以上研究，我们完成了金属板材的表面改性工艺研究，解决了金属双极板材料的整体抗腐蚀性能（耐均匀腐蚀）及由于腐蚀所导致的金属离子进入膜电极影响电池寿命的问题；建立并完善了燃料电池金属双极板评价体系；统一并规范耐腐蚀性、接触电阻等参数测量技术和条件；完成 300 cm2 改性双极板的制备，所制备的燃料电池金属双极板表面复合改性层厚度为 1-6 μm，在模拟燃料电池环境测试条件（金属双极板面积 50 cm2）下，腐蚀电流密度小于 1 μA•cm-2，接触电阻小于 10 mΩ•cm2，测试 5000 h 双极板未穿孔。
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