非晶碳涂层

不锈钢双极板耐蚀

一种可直接电沉积在不锈钢双极板上的非晶碳涂层，通过在深共晶溶剂中添加氯化铵实现与基体的强化学键合，显著提升双极板在质子交换膜燃料电池工况下的耐腐蚀性。

Liu, Wei · Li, Wenruo · Dong, Wenjing · Guo, Likui · Yue, Zou · Chufan, Yu · Chuyan, Sun · 黄乃宝 · 孙先念 · Li, Wenruo

Journal of Power Sources 2024

具体参数

腐蚀电流密度

{'zh': '10⁻⁷', 'en': '10⁻⁷'} A cm⁻²

自腐蚀电位正移

{'zh': '0.4', 'en': '0.4'} V

涂层厚度

{'zh': '400', 'en': '400'} nm

技术优势

腐蚀电流降两个数量级

涂层后腐蚀电流密度在模拟PEMFC环境中低至10⁻⁷ A cm⁻²量级，显著抑制基体腐蚀溶解。

自腐蚀电位正移0.4 V

电化学稳定性高的非晶碳涂层使开路电位正移，降低腐蚀倾向，提高热力学稳定性。

碳与铁直接化学键合

氯化铵促进碳与基体铁形成化学键，涂层结合力强，洛氏压痕测试显示高结合强度和面内强度。

室温即可制备

整个过程在深共晶溶剂中通过脉冲电沉积完成，无需高温热处理或真空设备，工艺简单可控。

应用场景

• 质子交换膜燃料电池：在PEMFC酸性环境中保持双极板耐蚀，延长电堆寿命。
• 质子交换膜电解槽：涂层同样适用于电解槽双极板，防止高压氧化腐蚀。
• 金属双极板：为金属双极板提供一种可行的非晶碳涂层方案。
• 不锈钢表面处理：在316L不锈钢上直接沉积强结合涂层，不需额外过渡层。
• 电沉积涂层：脉冲电沉积制备碳基涂层，替代高温气相沉积等工艺。