文档介绍：高氮不锈钢在模拟PEM燃料电池环境中的电化学性能
    黄景峰,刘峰*,唐君
    (辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚顺113001)
    摘要: 以高氮不锈钢为研究对象,304不锈钢作对比,在模拟PEM燃料电池环境中测试二者的极化曲线和交流阻抗,运用相关软件分析曲线和数据。实验结果表明:%%,说明高氮不锈钢比304不锈钢有更好的耐腐蚀性;×103倍,而且高氮不锈钢的弥散指数(N= 4)比304不锈钢的弥散指数(N =  5)更接近1,这表明高氮不锈钢的钝化膜比304不锈钢的厚而且光滑。
    关键词: 高氮不锈钢; 燃料电池; 极化曲线; 交流阻抗
    中图分类号:TE98 文献标识码:A doi:.1672-:1672-6952(2011)04-0056-04

    质 子 交 换 膜 (Proton Exchange Membrane,PEM)燃料电池是一种高比功率、高转化效率、低环境污染的氢能转化装置。双极板是PEM燃料电池的核心部件之一,占电池组质量和成本的很大部分,具有隔离并均匀分配反应气体、收集并导出电流、串联各个单电池等功能,因此,理想的双极板应具有很高的导电导热性、耐腐蚀性、低密度、高机械强度、高阻气能力,以及低成本、易加工等特点[1]。双极板材料可分为石墨类、金属类和复合材料三大类。金属材料的导电导热性能好,资源丰富,而且强度高,可以显著降低双极板厚度,从而提高PEM燃料电池的比功率,现有的金属加工工艺成熟,可实现批量化生产,具有低成本的潜力,金属可以防止水腔中冷却剂向电池两极扩散,尤其适用于可低温启动的燃料电池系统,因此,金属是理想的PEM燃料电池双极板材料。但是,在PEM燃料电池的环境下,金属双极板易发生腐蚀,产生金属离子进而对电池的膜电极组件等产生不良影响,而耐蚀金属表面通常有氧化物膜存在,这导致了电池内部高接触电阻,减少了能量的输出[2]。
    国内外已广泛开展对304不锈钢以及表面改性之后在双极板上应用的可行性研究,其中,表面改性的方法包括:电聚合石墨—聚吡咯层、空心阴极放电离子镀TiN层、电弧离子镀铬氮化物层等[3-7]。高氮 不 锈 钢[8](High Nitrogen Stainless Steel,HNSS),%%的不锈钢,其中的氮元素能提高耐腐蚀性。高氮不锈钢作为金属双极板材料不仅具备金属材料的优点,同时还比一般的金属材料包括常见的不锈钢(304、316等)耐腐蚀。常见的不锈钢用于PEM燃料电池通常需要表面改性,本文将高氮不锈钢作为研究对象,304不锈钢作为对比, mol/L H2SO4+  mol/LHCl溶液模拟燃料电池环境,测试其交流阻抗和极化曲线,以分析其直接应用在双极板上的可能性。
    1 实验部分
     试样及仪器
    实验所用试样为304不锈钢和高氮不锈钢(Fe-23%Cr-1%Mo-1%N),其成分见表1。主要实验仪器见表2。
   