Revestir uma camada de revestimento condutor e resistente à corrosão na superfície de titânio pode efetivamente evitar a formação de filme de óxido na superfície da placa bipolar de titânio e atender aos requisitos de desempenho da placa. além da resistência à corrosão e excelente condutividade elétrica, o revestimento também necessita de boa aderência com a matriz. Ao mesmo tempo, como a temperatura do PEMFC mudará à temperatura ambiente e em torno de 80 C, é necessário que o material de revestimento e matriz tenham coeficientes de expansão térmica semelhantes para evitar delaminação e rachaduras no processo de mudança de temperatura, perdendo assim a proteção do material.
Os revestimentos comumente usados são classificados em duas categorias: revestimentos à base de metal (metais nobres, metal-carbono/nitreto) e revestimentos à base de carbono (grafite, polímeros condutores, carbono amorfo, etc.).
Parâmetros de desempenho de diferentes placas bipolares de titânio revestidas
Como parte importante da célula a combustível de hidrogênio, a placa bipolar desempenha um papel decisivo no desempenho, custo e durabilidade da célula. custo e durabilidade são duas questões importantes que restringem a comercialização de células a combustível de hidrogênio. O custo das placas bipolares depende até certo ponto do material das placas, do processamento do campo de fluxo e do processo de preparação do revestimento das placas.
Os compósitos de matriz de grafite e carbono não podem mais atender aos requisitos de desempenho da célula a combustível de hidrogênio. Os materiais metálicos tornaram-se os principais materiais para placas bipolares da célula a combustível de hidrogênio. Além disso, a alta potência sempre foi o objetivo das células a combustível de hidrogênio. titânio e ligas de titânio em materiais metálicos têm baixa densidade e alta resistência específica. Eles têm excelente resistência à corrosão em células a combustível de hidrogênio e podem reduzir significativamente o peso e o volume das placas bipolares, o que melhora significativamente a potência específica de massa e volume da bateria. além disso, os produtos de corrosão produzidos por titânio e ligas de titânio durante a operação de serviço de longo prazo são menos tóxicos para o modo de troca de prótons e catalisadores, o que é propício para melhorar a estabilidade e a durabilidade da operação da bateria.
Revestimentos de carbono/nitreto metálico e carbono amorfo preparados na superfície de placas bipolares de titânio têm propriedades abrangentes superiores e têm alto valor de pesquisa e aplicação. No entanto, esses revestimentos são propensos a defeitos de pinhole. Portanto, os principais objetivos da pesquisa atual são melhorar a compacidade dos revestimentos, a força de união da matriz do filme e a condutividade superficial dos revestimentos. Além disso, o revestimento deve ser hidrofóbico para facilitar a descarga da água gerada pela reação.
Para atender a essas propriedades abrangentes, são apresentados requisitos mais altos para o projeto estrutural e a composição do revestimento. compósito e nanoestrutura de revestimento pode melhorar a compacidade, resistência à corrosão e condutividade do revestimento até certo ponto e aumentar a estabilidade de serviço e confiabilidade da placa de titânio, que é a principal direção de desenvolvimento no futuro.
