燃料电池用镁合金双极板的设计与制备

【作者】 应韬； 闫鹏飞； 曾小勤；

【机构】 上海交通大学大学材料学院；

【摘要】 燃料电池具有能量效率高、工作温度低、启动速度快、无有害排放副产物等优点,是新能源器件和便携式应用的理想电源选择[1-3]。双极板作为电池中最重要的组成部分之一,起着输送电流、分配反应气体、去除反应水等多种作用[4]。更重要的是,它的重量约占单个电池单元的70%,直接决定了整个燃料电池的重量[5]。因此,降低双极板的重量对于提高质子交换膜燃料电池在汽车、无人机等重量敏感领域的性能至关重要。近年来,不锈钢双极板以其机械强度高、耐蚀性优异、导电性好等优点得到了广泛的研究,但是其密度限制了其应用,镁合金作为最轻的结构金属材料,可以大大降低双极板的重量,从而实现质子交换膜燃料电池的轻量化。然而,镁合金在电池的酸性环境中极易发生腐蚀严重影响其性能的发挥,本文开发了一种全新的镁合金双极板保护膜层,通过充分利用聚四氟乙烯PTFE的耐蚀能力与碳纤维/银浆的导电能力,组成复合膜层保护镁合金双极板基体,在模拟电池环境(0.5 mM H2SO4+0.1 ppm HF,80℃)下将纯镁的腐蚀电流密度由17.24 uA/cm2降低至0.058 uA/cm2,并通过恒电位极化测试验证了其长期保护性,同时表面接触电阻在施加膜层后仅为27.28 mΩcm2,达到了美国能源部对于金属双极板的耐蚀性测试要求,为镁合金双极板在燃料电池领域的应用提供新的思路。更多还原