用于PEMFC雙極板的新型Ni-Cr-Fe合金的制備.pdf

1、分類號(hào)——UDC學(xué)號(hào)10—49720—80091武多萎理歹大穿學(xué)位論文題目用5PEMFC雙極板的新型NierFe合金的制備英文PreparationonnewNi—CrFealloy題目墾苧墜i衛(wèi)Q!墼墜!叢星苧魚!=里基△焦E￡研究生姓名疊整姓名籃壅塑職稱鏊撞學(xué)位盥指導(dǎo)教師單位名稱撾盤復(fù)金塹墊盔國(guó)窒重!量塞墜窒一郵編430070申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別亟論文提交日期2Q羔Q生!!旦論文答辯日期2Q!Q生!!月學(xué)位授予單位盍墊墨三盤堂學(xué)位授予日期答

2、辯委員會(huì)主席猩壹篁一評(píng)閱人堡連寶周整：2010年11月武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要雙極板是質(zhì)子交換膜燃料電池的關(guān)鍵部件之一，在燃料電池中主要起分隔氧化劑和還原劑，分隔電堆中每個(gè)電池和收集輸送電流的作用。質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板的成本和性能對(duì)推進(jìn)質(zhì)子交換膜燃料電池產(chǎn)業(yè)的進(jìn)程有著很大的影響。為了解決傳統(tǒng)石墨雙極板成本高、不易加工的缺陷，為了克服目前主要研究的金屬雙極板鍍膜成本高、鍍層隱患大的障礙，本論文熔煉合成新型NiCrFe合金，并探索出

3、一種表面化學(xué)處理方法對(duì)該合金雙極板進(jìn)行表面改性，從理論上分析了此方法的可行性，并進(jìn)行了單電池測(cè)試。以此為依據(jù)在具體實(shí)驗(yàn)中對(duì)此方法的工藝、表面改性前后的微觀結(jié)構(gòu)分析以及其耐腐蝕性能和表面接觸電阻進(jìn)行了探索。本文以純Ni、Cr、Fe為原料，更改含量配比，利用真空感應(yīng)熔煉爐合成多組NiCrFe合金，對(duì)表面化學(xué)處理試劑的種類和處理?xiàng)l件進(jìn)行研究，并通過(guò)05mol／LH2S042ppmHF溶液來(lái)模擬質(zhì)子交換膜燃料電池腐蝕液環(huán)境，從耐腐蝕性及導(dǎo)電性兩

4、方面來(lái)評(píng)價(jià)篩選出最佳Ni、Cr、Fe配比和最好的表面化學(xué)處理手段，最后對(duì)該種雙極板與石墨雙極板、鍍膜金屬板單電池性能進(jìn)行測(cè)試。通過(guò)動(dòng)電位極化曲線和與石墨碳紙的接觸電阻來(lái)表征和優(yōu)化工藝。結(jié)果表明，采用綜合性能最佳的組分Ni、Cr、Fe質(zhì)量比分別為32％、30％、38％的金屬雙極板作為基體，采用x酸表面化學(xué)處理8rain作為表面改性手段來(lái)改善合金的性能，并能夠得到擁有最高導(dǎo)電性和最強(qiáng)抗腐蝕性能的新型NiCrFe合金雙極板，性能能夠達(dá)到PEM

5、FC的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并且單電池性能測(cè)試結(jié)果也比較滿意。通過(guò)XPS分析表面層元素的價(jià)態(tài)，通過(guò)AES深度分析研究其表層膜結(jié)構(gòu)，利用FESEM和AFM研究其形貌，結(jié)合其接觸電阻變化規(guī)律，可知，X處理8min后的新型NiCrFe合金表面形成一層納米級(jí)尖端，在電場(chǎng)作用下，這些尖端更容易聚集更多的電荷，導(dǎo)電性的顯著增加是因?yàn)榧{米級(jí)尖端放電，電子傳遞到擴(kuò)散層(石墨碳紙)的效率得到很大提升。關(guān)鍵詞：金屬雙極板，表面化學(xué)處理，納米級(jí)尖峰，縱向電導(dǎo)率，真空感應(yīng)