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用于金属双极板的优质低成本涂层

全球氢经济正在快速扩张以满足环保需求。为支持其扩张,对燃料电池和电解水制氢装置的需求也在增长。要获得认可,燃料电池和电解水制氢装置需要满足严格的要求:它们需要在长期高需求水平下以可接受的价格实现稳定可靠的性能。

在许多应用中,质子交换膜 (PEM) 堆栈正从石墨双极板转向钛或不锈钢制成的双极板。尤其是不锈钢,其可成形性、机械性能和材料成本恰到好处,可制造出价格可接受的燃料电池。然而,燃料电池堆和电解水制氢装置内部的电化学条件非常恶劣。这要求不锈钢双极板具有非同寻常的耐腐蚀性,同时保持优秀的导电性。如下所述,IHI 爱恩邦德的产品组合中有两种经过充分测试的成熟涂层非常适合这项任务。

燃料电池DOT™涂层技术

DOT™ 技术是一种复合处理工艺。不锈钢双极板需要由涂层保护,避免金属浸出到电池中导致中毒,影响膜的功能,使电池堆性能逐渐劣化。初始层是通过十分成熟的 PVD 溅射技术沉积的钛层。

第二步基于贵金属“金点”的热喷涂。热喷涂温度使暴露在外的钛形成耐腐蚀的钛氧化物,而贵金属“金点”则以优异的附着力融合到金属基材上,以提供导电性。
DOT™ 技术也可应用于钛双极板。此时只需要热喷涂工艺,而无需初始 PVD 钛涂层。

燃料电池碳膜涂层技术

碳膜涂层是用来保证导电性,并且保护不锈钢双极板,防止不锈钢材料中离子的缓慢析出毒化质子交换膜,导致电堆的性能随着时间的推移而退化。碳膜涂层是通过使用成熟的PVD溅射技术沉积的。

良好的附着力、导电性和耐腐蚀性是通过涂层制程中运用等离子表面清洁以及一种特殊的金属基结合层来实现的。碳膜涂层工艺经过优化,使其在正常的汽车运行条件下具有良好的耐久性,并能承受冷启动中可能出现的高压峰值。

电解水制氢装置 DOT™ 技术

对于电解水制氢装置的钛基双极板涂层涂覆,DOT 热喷涂技术是合适且成本效益良好的解决方案。目前常用的全膜铂涂层非常昂贵,并且限制电解水制氢装置在双极板的阴极和阳极侧只能选择同一种涂层材料。它还限制了双极板的尺寸。

电解水制氢装置 DOT 技术涉及在双极板的其中一侧涂覆特定金属溅射层。这减少了所需的贵金属量,并可选择在板的不同侧使用不同种金属,以在较高的系统工作电压下最大限度地发挥阴极和阳极的功能。