279 / 2022-09-27 16:52:12

PVD复合退火制备Cr-Al-C涂层导电耐蚀性能研究

质子交换膜燃料电池；MAX相；金属双极板；导电耐蚀

具有优异的耐腐蚀性和良好的导电性的金属双极板（BPs）已成为一种发展质子交换膜燃料电池（PEMFCs）的关键问题。本文通过阴极电弧复合磁控溅射沉积技术，结合后续不同时间退火，成功的制备了不同结晶状态的Cr-Al-C涂层即：非晶态，部分晶化，完全晶化。在质子交换膜燃料电池加速工作环境下，对其制备的不同晶化状态样品进行耐蚀和导电性测试，结果表明，所有涂层均表现出增强的耐蚀性和降低的ICR。综合导电和耐蚀性能，550℃退火2 h（部分晶化）样品表现出优异的导电和耐蚀性，腐蚀电流密度为3.02×10^-7A•cm^-2和ICR为4.5 mΩ•cm²，均满足美国能源部标准和要求。退火不仅可以改变涂层的晶化状态，而且可以改变涂层的疏水性，非晶态Cr-Al-C涂层水溶液的接触角约为77.8°±2°，部分结晶和完全结晶的接触角约为100.1°-102.2°，远高于SS316L（76.4°±2°），疏水性的增加，有利于燃料电池运行过程中新生成水的及时排出。