论文部分内容阅读
双极板是燃料电池中一个重要的组成部件。其作用包括分离阴阳极流体,分离燃料电池堆中各单片电池,收集电流,及便于电池中的水热管理。金属材料由于具备优异的机械性能,化学稳定性,高电导性,高热导性及易于回收等特点而受到关注。但是在直接甲醇燃料电池DMFC中,金属腐蚀产生的金属离子容易迁移到催化剂和膜表面,毒化催化剂,同时造成膜的离子导电率降低,最终导致燃料电池性能衰减。直接甲醇碱性燃料电池(DMAFC)由于采用了碱性电解质膜,许多在酸性介质中无法使用的非铂金属成为可选的催化剂已经引起了大家的普遍关注。双极板,特别是金属双极板作为DMAFC中一个关键材料对电池的输出性能起着重要的作用,其腐蚀性的大小决定了燃料电池的使用寿命长短。至今很少关于金属双极板应用于DMAFC的报道。本论文采用动电位扫描,电化学阻抗谱和恒电位测试等电化学测试技术,结合扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(EDX),研究了不锈钢316L在模拟DMFC和DMAFC环境中的腐蚀行为,并对电化学阻抗谱结果进行比较分析。结果表明金属双极板在DMFC环境中的抗腐蚀性优于在DMAFC环境中。之后探究不锈钢316L与石墨板在DMAFC环境中的抗腐蚀性能,恒电位测试结果与动电位Tafel曲线分析结果一致,得到不锈钢316L在模拟DMAFC环境中的抗腐蚀性能优于石墨极板,表明不锈钢316L有望取代石墨板作为DMAFC的双极板材料。为进一步提高不锈钢316L的抗腐蚀性能,采用电化学方法对不锈钢进行表面处理,通过电化学测试及表面形貌分析,得到不锈钢316L经表面处理后的抗腐蚀性能明显提高,阳极恒电位测试显示不锈钢316L经处理后的腐蚀电流由38.7μA·cm-2降低至0.297μA·cm-2,且无晶间腐蚀发生。之后将处理后的金属双极板用于被动式DMFC中进行性能测试,结果显示,当甲醇浓度为1mol时最高输出功率能够达到7.37mW。表明金属双极板应用于直接甲醇被动式燃料电池中不仅能够避免催化剂中毒,同时能够降低单电池的接触电阻。