质子交换膜燃料电池金属双极板表面防护技术

第1章 质子交换膜燃料电池概述 1

1.1 引言 1

1.2 燃料电池及其分类 1

1.2.1 碱性燃料电池 2

1.2.2 磷酸燃料电池 2

1.2.3 熔融碳酸盐燃料电池 3

1.2.4 固态氧化物燃料电池 3

1.2.5 质子交换膜燃料电池 4

1.3 质子交换膜燃料电池 4

1.3.1 质子交换膜燃料电池的工作原理 4

1.3.2 质子交换膜燃料电池的特性 5

1.3.3 质子交换膜燃料电池的组成及失效机制 7

1.4 双极板材料 12

1.4.1 碳（石墨材料） 12

1.4.2 复合双极板 13

1.4.3 金属双极板 13

1.5 金属双极板的腐蚀与防护 14

1.5.1 金属双极板的腐蚀 14

1.5.2 金属双极板的表面防护涂层 15

参考文献 17

第2章 金属双极板的腐蚀行为 21

2.1 引言 21

2.2 质子交换膜燃料电池金属双极板的腐蚀性离子来源 21

2.3 合金元素对金属双极板腐蚀行为的影响 23

2.4 腐蚀离子浓度及pH值对不锈钢腐蚀行为的影响 35

2.5 加工方法对金属双极板腐蚀行为的影响 45

2.6 其他金属双极板的腐蚀行为 48

2.6.1 非晶合金 48

2.6.2 钛 49

2.6.3 铝 49

2.6.4 铜 50

参考文献 51

第3章 导电聚合物涂层／金属双极板的制备及性能 54

3.1 引言 54

3.2 导电聚合物的结构及分类 54

3.3 导电聚合物材料的合成 55

3.3.1 化学合成 55

3.3.2 电化学合成 55

3.4 导电聚合物的掺杂机制 56

3.5 导电聚合物的耐蚀和导电机理 57

3.5.1 导电聚合物的耐蚀机理 57

3.5.2 导电聚合物的导电机理 58

3.6 电化学合成方法对导电聚合物涂层／不锈钢双极板腐蚀性能的影响 59

3.6.1 电化学合成方法对聚苯胺涂层／金属双极板性能的影响 60

3.6.2 电化学合成方法对聚吡咯涂层／金属双极板性能的影响 67

3.7 表面活性剂掺杂导电聚合物涂层／不锈钢双极板的制备与性能 71

3.7.1 表面活性剂掺杂的聚苯胺涂层／不锈钢双极板的制备与性能 71

3.7.2 表面活性剂掺杂的聚吡咯涂层／不锈钢双极板腐蚀性能的影响 77

3.8 热处理对导电聚合物性能的影响 83

参考文献 83

第4章 复合导电聚合物涂层／不锈钢双极板的制备与性能 87

4.1 引言 87

4.2 复合导电聚合物涂层／不锈钢双极板的制备工艺 88

4.3 复合导电聚合物涂层／不锈钢双极板的性能 89

4.3.1 电化学性能 89

4.3.2 腐蚀性能 90

4.3.3 接触电阻 96

4.3.4 腐蚀机理 96

4.4 复合导电聚合物涂层／不锈钢双极板在模拟PEMFC环境中的腐蚀行为 97

4.4.1 复合导电聚合物涂层／不锈钢双极板在模拟PEMFC阴极环境中的腐蚀行为 98

4.4.2 复合导电聚合物涂层／不锈钢双极板在模拟PEMFC阳极环境中的腐蚀行为 101

参考文献 104

第5章 金属双极板表面过渡金属碳／氮化物涂层的制备、结构及特性 106

5.1 引言 106

5.2 金属双极板表面过渡金属碳／氮化物涂层的制备技术及性能 106

5.2.1 金属双极板表面过渡金属碳／氮化物涂层的制备技术 106

5.2.2 金属双极板表面过渡金属碳／氮化物涂层的结构及特性 108

5.3 氮化处理工艺及氮化、铬化处理的金属双极板的表面结构与特性 134

5.3.1 金属双极板表面氮化处理工艺 134

5.3.2 氮化及铬化处理的金属双极板的表面结构及特性 135

参考文献 150

章6章 贵金属及氧化物涂层／金属双极板的制备与性能 154

6.1 前言 154

6.2 氧化物涂层／金属双极板的制备与性能 154

6.3 贵金属涂层／金属双极板的制备与性能 158

参考文献 162

第7章 碳（石墨）涂层／金属双极板的制备与性能 164

7.1 前言 164

7.2 碳（石墨）涂层／金属双极板的制备方法 164

7.2.1 离子束沉积法 164

7.2.2 等离子体增强化学气相沉积法 165

7.3 碳（石墨）涂层／金属双极板的制备与性能 165

参考文献 175