Rivestire uno strato di rivestimento conduttivo e resistente alla corrosione sulla superficie del titanio può evitare efficacemente la formazione di film di ossido sulla superficie della piastra bipolare in titanio e soddisfare i requisiti prestazionali della piastra. oltre alla resistenza alla corrosione e all'eccellente conduttività elettrica, il rivestimento necessita anche di una buona forza di incollaggio con la matrice. allo stesso tempo, poiché la temperatura di PEMFC cambierà a temperatura ambiente e intorno a 80 C, è necessario che il rivestimento e il materiale della matrice abbiano coefficienti di dilatazione termica simili per evitare delaminazione e crepe nel processo di variazione della temperatura, perdendo così la protezione del materiale.
I rivestimenti comunemente usati sono classificati in due categorie: rivestimenti a base metallica (metalli nobili, metallo-carbonio/nitruro) e rivestimenti a base di carbonio (grafite, polimeri conduttivi, carbonio amorfo, ecc.).
Parametri prestazionali di diverse piastre bipolari in titanio rivestite
Come parte importante della cella a combustibile a idrogeno, la piastra bipolare svolge un ruolo decisivo nelle prestazioni, nei costi e nella durata della cella. costo e durata sono due questioni importanti che limitano la commercializzazione delle celle a combustibile a idrogeno. Il costo delle piastre bipolari dipende in una certa misura dal materiale delle piastre, dalla lavorazione del campo di flusso e dal processo di preparazione del rivestimento delle piastre.
I compositi a matrice di grafite e carbonio non possono più soddisfare i requisiti prestazionali della cella a combustibile a idrogeno. I materiali metallici sono diventati i materiali principali per le piastre bipolari del combustibile a idrogeno cell.in aggiunta, l'alta potenza è sempre stata l'obiettivo delle celle a combustibile a idrogeno. titanio e leghe di titanio in materiali metallici hanno bassa densità e alta resistenza specifica. Hanno un'eccellente resistenza alla corrosione nelle celle a combustibile a idrogeno e possono ridurre significativamente il peso e il volume delle piastre bipolari, il che migliora significativamente la potenza specifica della massa e del volume della batteria. inoltre, i prodotti di corrosione prodotti da titanio e leghe di titanio durante il funzionamento a lungo termine sono meno tossici per la modalità di scambio protonico e i catalizzatori, il che favorisce il miglioramento della stabilità e della durata del funzionamento della batteria.
I rivestimenti metallici in carbonio/nitruro e carbonio amorfo preparati sulla superficie delle piastre bipolari in titanio hanno proprietà complete superiori e hanno un elevato valore di ricerca e applicazione. Tuttavia, questi rivestimenti sono soggetti a difetti stenopeici. Pertanto, gli obiettivi principali della ricerca attuale sono migliorare la compattezza dei rivestimenti, la forza di legame della matrice del film e la conduttività superficiale dei rivestimenti. Inoltre, il rivestimento dovrebbe essere idrofobo per facilitare lo scarico dell'acqua generata dalla reazione.
Per soddisfare queste proprietà complete, vengono proposti requisiti più elevati per la progettazione strutturale e la composizione del rivestimento. la struttura composita e nano-struttura del rivestimento può migliorare la compattezza, la resistenza alla corrosione e la conduttività del rivestimento in una certa misura e migliorare la stabilità e l'affidabilità del servizio della piastra in titanio, che è la principale direzione di sviluppo in futuro.
