性能优异和成本可控的金属双极板涂层

全球的氢能经济正在飞速扩张。为了支持这种扩张,应用于汽车领域的燃料电池的需求也在随之扩大。为了被市场接受,燃料电池堆需要满足一些苛刻的要求。燃料电池需要在严苛的使用环境下长时间表现稳定可靠。除了这些性能和耐用性要求之外,它们还需要达到可接受的价格水平。

在许多应用中,质子交换膜(PEM)燃料堆的双极板材料从石墨转向使用钛和不锈钢。尤其是不锈钢,具有良好的可成型性、机械性能和成本经济性。恶劣的电化学环境要求不锈钢材料具有更高的耐腐蚀性,同时保持高导电性。IHI爱恩邦德的涂层组合中有几款涂层可以适用于此场景。下面描述了两款经过测试认证的涂层。

 

燃料电池DOT™涂层技术

DOT™技术是一种多工序的表面处理方式。涂层的应用是为了保护不锈钢双极板,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。基层是通过使用成熟的PVD溅射技术沉积的钛层。

第二步是基于一种贵金属的热喷涂“金点”。由于热喷涂的高温,暴露在外的钛会形成耐腐蚀的钛氧化物,同时金点则会熔融到金属表面层中去,从而提供极好的附着力和导电性。

DOT技术还适用于钛双极板。在这种情况下,仅应用热喷涂工艺,无需使用 PVD 的初始钛涂层。

 

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。

 

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