Titanyum yüzeyinde iletken ve korozyona dayanıklı bir kaplama tabakasının kaplanması, titanyum bipolar plakanın yüzeyinde oksit film oluşumunu etkili bir şekilde önleyebilir ve plakanın performans gereksinimlerini karşılayabilir. korozyon direnci ve mükemmel elektrik iletkenliğinin yanı sıra, kaplama ayrıca matris ile iyi bir yapışma mukavemetine ihtiyaç duyar. Aynı zamanda, PEMFC'nin sıcaklığı oda sıcaklığında ve yaklaşık 80 C'de değişeceğinden, kaplama ve matris malzemesinin, sıcaklık değişimi sürecinde delaminasyon ve çatlakları önlemek için benzer termal genleşme katsayılarına sahip olması ve böylece malzemenin korumasını kaybetmesi gerekir.
Yaygın olarak kullanılan kaplamalar iki kategoriye ayrılır: metal bazlı kaplamalar (asil metaller, metal-karbon / nitrür) ve karbon bazlı kaplamalar (grafit, iletken polimerler, amorf karbon, vb.).
Farklı kaplamalı titanyum bipolar plakaların performans parametreleri
Hidrojen yakıt hücresinin önemli bir parçası olarak, bipolar plaka hücrenin performansında, maliyetinde ve dayanıklılığında belirleyici bir rol oynar. maliyet ve dayanıklılık, hidrojen yakıt hücrelerinin ticarileştirilmesini kısıtlayan iki önemli konudur. Bipolar plakaların maliyeti bir dereceye kadar plakaların malzemesine, akış alanı işlemeye ve plaka kaplamanın hazırlık sürecine bağlıdır.
Grafit ve karbon matris kompozitleri artık hidrojen yakıt hücresinin performans gereksinimlerini karşılayamıyor. Metal malzemeler, hidrojen yakıtının bipolar plakaları için ana malzemeler haline gelmiştir cell.in ek olarak, yüksek güç her zaman hidrojen yakıt hücrelerinin hedefi olmuştur. Metal malzemelerdeki titanyum ve titanyum alaşımları düşük yoğunluğa ve yüksek özgül mukavemete sahiptir. Hidrojen yakıt hücrelerinde mükemmel korozyon direncine sahiptirler ve bipolar plakaların ağırlığını ve hacmini önemli ölçüde azaltabilirler, bu da pilin kütle ve hacme özgü gücünü önemli ölçüde artırır. Ayrıca, uzun süreli servis çalışması sırasında titanyum ve titanyum alaşımları tarafından üretilen korozyon ürünleri, proton değişim modu ve katalizörler için daha az toksiktir, bu da pil çalışmasının stabilitesini ve dayanıklılığını arttırmaya elverişlidir.
Titanyum bipolar plakaların yüzeyinde hazırlanan metal karbon/nitrür ve amorf karbon kaplamalar üstün kapsamlı özelliklere sahip olup araştırma ve uygulama değeri yüksektir. Bununla birlikte, bu kaplamalar iğne deliği kusurlarına eğilimlidir. Bu nedenle, mevcut araştırmanın temel amaçları, kaplamaların kompaktlığını, film matrisinin yapışma mukavemetini ve kaplamaların yüzey iletkenliğini arttırmaktır. Ek olarak, reaksiyonla üretilen suyun boşaltılmasını kolaylaştırmak için kaplama hidrofobik olmalıdır.
Bu kapsamlı özellikleri karşılamak için, yapısal tasarım ve kaplamanın bileşimi için daha yüksek gereksinimler ortaya konmaktadır. Kaplamanın kompozit ve nano yapısı, kaplamanın kompaktlığını, korozyon direncini ve iletkenliğini belirli bir dereceye kadar artırabilir ve gelecekte ana geliştirme yönü olan titanyum plakanın hizmet stabilitesini ve güvenilirliğini artırabilir.
