Recubrir una capa de recubrimiento conductor resistente a la corrosión en la superficie de titanio puede evitar efectivamente la formación de una película de óxido en la superficie de la placa bipolar de titanio y cumplir con los requisitos de rendimiento de la placa de electrodos. Además de la resistencia a la corrosión y la excelente conductividad eléctrica, el revestimiento también debe tener una buena fuerza de unión con el sustrato.
electrodo de titanio
ánodo de titanio revestido
Al mismo tiempo, dado que la temperatura de la PEMFC cambiará entre la temperatura ambiente y los 80 grados, el recubrimiento y el material del sustrato deben tener coeficientes de expansión térmica similares. Para evitar la delaminación y el agrietamiento del recubrimiento durante el proceso de cambio de temperatura, se perderá la protección del material.
Los recubrimientos de uso común se dividen principalmente en 2 categorías, a saber, recubrimientos a base de metales (metales preciosos, metal-carbono/nitruro) y recubrimientos a base de carbono (grafito, polímeros conductores, carbono amorfo, etc.).
Parámetros de rendimiento de placas bipolares de titanio con diferentes recubrimientos
Como parte importante de las celdas de combustible de hidrógeno, las placas bipolares juegan un papel decisivo en el rendimiento, el costo y la durabilidad de la celda. Los dos problemas importantes que actualmente restringen la comercialización de las celdas de combustible de hidrógeno son el costo y la durabilidad, y el costo de las placas bipolares está determinado en cierta medida por el material del electrodo, el procesamiento del campo de flujo y el proceso de preparación del recubrimiento del electrodo.
Los materiales compuestos a base de grafito y carbono ya no pueden cumplir con los requisitos de las celdas de combustible de hidrógeno en términos de rendimiento, y los materiales metálicos ahora se han convertido en los materiales principales para las placas bipolares de celdas de combustible de hidrógeno. Además, la alta potencia siempre ha sido la búsqueda de las pilas de combustible de hidrógeno. El titanio y las aleaciones de titanio en materiales metálicos tienen baja densidad y alta resistencia específica y excelente resistencia a la corrosión en las celdas de combustible de hidrógeno, lo que puede reducir significativamente el peso y el volumen de las placas bipolares. La potencia específica de masa y la potencia específica de volumen de la batería se mejoran significativamente, y los productos de corrosión generados por el titanio y las aleaciones de titanio durante la operación de servicio a largo plazo son menos tóxicos para los modos de intercambio de protones y los catalizadores, lo que conduce a mejorar la estabilidad. y la durabilidad de la operación de la batería.
Los recubrimientos de metal-carbono/nitruro y carbono amorfo preparados en la superficie de las placas bipolares de titanio tienen excelentes propiedades integrales y tienen un alto valor de investigación y aplicación. Sin embargo, estos recubrimientos son propensos a defectos por microorificios, por lo que el objetivo principal de la investigación actual es mejorar la compacidad del recubrimiento, la fuerza de unión de la película y la conductividad de la superficie del recubrimiento. Además, el recubrimiento debe tener una buena hidrofobicidad para facilitar la descarga del agua producida por la reacción.
Para cumplir con estas propiedades integrales, se imponen requisitos más altos en el diseño estructural y la composición organizativa del revestimiento. El compuesto y la nanoestructura de la estructura del recubrimiento pueden mejorar la densidad, la resistencia a la corrosión y la conductividad eléctrica del recubrimiento hasta cierto punto, y mejorar la estabilidad y confiabilidad del servicio de la placa de titanio, que es la dirección principal del desarrollo futuro.
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