Titaani pinnale juhtiva ja korrosioonikindla kattekihi katmine võib tõhusalt vältida oksiidkile moodustumist titaani bipolaarse plaadi pinnale ja täita plaadi jõudlusnõudeid. peale korrosioonikindluse ja suurepärase elektrijuhtivuse vajab kate ka head nakkuvustugevust maatriksiga. samal ajal, kuna PEMFC temperatuur muutub toatemperatuuril ja umbes 80 C juures, on vajalik, et katte ja maatriksi materjalil oleksid sarnased soojuspaisumistegurid, et vältida kihistumise ja pragude tekkimist temperatuuri muutumise protsessis, kaotades seeläbi kaitse. materjalist.
Tavaliselt kasutatavad pinnakatted liigitatakse kahte kategooriasse: metallipõhised pinnakatted (väärismetallid, metall-süsinik/nitriid) ja süsinikupõhised pinnakatted (grafiit, juhtivad polümeerid, amorfne süsinik jne).
Erinevate kaetud titaanist bipolaarsete plaatide jõudlusparameetrid
Vesinikkütuseelemendi olulise osana mängib bipolaarne plaat otsustavat rolli elemendi jõudluses, maksumuses ja vastupidavuses. hind ja vastupidavus on kaks olulist küsimust, mis piiravad vesinikkütuseelementide turustamist. Bipolaarsete plaatide maksumus sõltub teatud määral plaatide materjalist, vooluvälja töötlemisest ja plaadi katmise ettevalmistusprotsessist.
Grafiit- ja süsinikmaatriksi komposiidid ei vasta enam vesinikkütuseelemendi jõudlusnõuetele. Metallmaterjalidest on saanud vesinikkütuseelemendi bipolaarsete plaatide peamised materjalid. Lisaks on vesinikkütuseelementide eesmärk alati olnud suur võimsus. titaan ja titaanisulamid metallmaterjalides on väikese tihedusega ja suure eritugevusega. Neil on suurepärane korrosioonikindlus vesinikkütuseelementides ja need võivad oluliselt vähendada bipolaarsete plaatide kaalu ja mahtu, mis parandab oluliselt aku massi ja mahu erivõimsust. pealegi on titaanist ja titaanisulamitest pikaajalise töö käigus tekkivad korrosioonitooted prootonivahetusrežiimile ja katalüsaatoritele vähem toksilised, mis aitab parandada aku töö stabiilsust ja vastupidavust.
Titaani bipolaarsete plaatide pinnale valmistatud metallist süsinik-/nitriid- ja amorfse süsiniku katted on suurepärased kõikehõlmavad omadused ning neil on kõrge uurimis- ja rakendusväärtus. Nendel kattekihtidel võib aga tekkida aukude defekte. Seetõttu on praeguste uuringute peamisteks eesmärkideks katete kompaktsuse, kilemaatriksi sidumistugevuse ja katete pinnajuhtivuse parandamine. Lisaks peaks kate olema hüdrofoobne, et hõlbustada reaktsioonil tekkinud vee väljajuhtimist.
Nende kõikehõlmavate omaduste täitmiseks esitatakse konstruktsioonile ja katte koostisele kõrgemad nõuded. Katte komposiit- ja nanostruktuur võivad teatud määral parandada katte kompaktsust, korrosioonikindlust ja juhtivust ning suurendada titaanplaadi kasutusstabiilsust ja töökindlust, mis on tulevikus peamine arengusuund.
