质子交换膜燃料电池金属双极板表面防护技术

　　本文主要介绍了质子交换膜燃料电池金属双极板的表面防护技术。概述了质子交换膜燃料电池的工作原理、组成部件及其失效机制和现有的双极板材料；对比阐述了合金元素及腐蚀介质对于金属双极板腐蚀行为的影响；主要论述了金属双极板表面导电聚合物涂层、过渡金属碳/氮化物涂层、氧化物及贵金属涂层、碳（石墨）涂层的制备及性能。 本书可供从事质子交换膜燃料电池、新能源材料、金属的腐蚀防护等领域的科研人员与技术人员参考，也可供高等学校相关专业的师生参阅。

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第1章质子交换膜燃料电池概述001

1.1引言001

1.2燃料电池及其分类001

1.2.1碱性燃料电池002

1.2.2磷酸燃料电池002

1.2.3熔融碳酸盐燃料电池003

1.2.4固态氧化物燃料电池003

1.2.5质子交换膜燃料电池004

1.3质子交换膜燃料电池004

1.3.1质子交换膜燃料电池的工作原理004

1.3.2质子交换膜燃料电池的特性005

1.3.3质子交换膜燃料电池的组成及失效机制007

1.4双极板材料012

1.4.1碳（石墨材料）012

1.4.2复合双极板013

1.4.3金属双极板013

1.5金属双极板的腐蚀与防护014

1.5.1金属双极板的腐蚀014

1.5.2金属双极板的表面防护涂层015

参考文献017

第2章金属双极板的腐蚀行为021

2.1引言021

2.2质子交换膜燃料电池金属双极板的腐蚀性离子来源021

2.3合金元素对金属双极板腐蚀行为的影响023

2.4腐蚀离子浓度及pH值对不锈钢腐蚀行为的影响035

2.5加工方法对金属双极板腐蚀行为的影响045

2.6其他金属双极板的腐蚀行为048

2.6.1非晶合金048

2.6.2钛049

2.6.3铝049

2.6.4铜050

参考文献051

第3章导电聚合物涂层/金属双极板的制备及性能054

3.1引言054

3.2导电聚合物的结构及分类054

3.3导电聚合物材料的合成055

3.3.1化学合成055

3.3.2电化学合成055

3.4导电聚合物的掺杂机制056

3.5导电聚合物的耐蚀和导电机理057

3.5.1导电聚合物的耐蚀机理057

3.5.2导电聚合物的导电机理058

3.6电化学合成方法对导电聚合物涂层/不锈钢双极板腐蚀性能的影响059

3.6.1电化学合成方法对聚苯胺涂层/金属双极板性能的影响060

3.6.2电化学合成方法对聚吡咯涂层/金属双极板性能的影响067

3.7表面活性剂掺杂导电聚合物涂层/不锈钢双极板的制备与性能071

3.7.1表面活性剂掺杂的聚苯胺涂层/不锈钢双极板的制备与性能071

3.7.2表面活性剂掺杂的聚吡咯涂层/不锈钢双极板腐蚀性能的影响077

3.8热处理对导电聚合物性能的影响083

参考文献083

第4章复合导电聚合物涂层/不锈钢双极板的制备与性能087

4.1引言087

4.2复合导电聚合物涂层/不锈钢双极板的制备工艺088

4.3复合导电聚合物涂层/不锈钢双极板的性能089

4.3.1电化学性能089

4.3.2腐蚀性能090

4.3.3接触电阻096

4.3.4腐蚀机理096

4.4复合导电聚合物涂层/不锈钢双极板在模拟PEMFC环境中的腐蚀行为097

4.4.1复合导电聚合物涂层/不锈钢双极板在模拟PEMFC阴极环境中的腐蚀行为098

4.4.2复合导电聚合物涂层/不锈钢双极板在模拟PEMFC阳极环境中的腐蚀行为101

参考文献104

第5章金属双极板表面过渡金属碳/氮化物涂层的制备、结构及特性106

5.1引言106

5.2金属双极板表面过渡金属碳/氮化物涂层的制备技术及性能106

5.2.1金属双极板表面过渡金属碳/氮化物涂层的制备技术106

5.2.2金属双极板表面过渡金属碳/氮化物涂层的结构及特性108

5.3氮化处理工艺及氮化、铬化处理的金属双极板的表面结构与特性134

5.3.1金属双极板表面氮化处理工艺134

5.3.2氮化及铬化处理的金属双极板的表面结构及特性135

参考文献150

章6章贵金属及氧化物涂层/金属双极板的制备与性能154

6.1前言154

6.2氧化物涂层/金属双极板的制备与性能154

6.3贵金属涂层/金属双极板的制备与性能158

参考文献162

第7章碳（石墨）涂层/金属双极板的制备与性能164

7.1前言164

7.2碳（石墨）涂层/金属双极板的制备方法164

7.2.1离子束沉积法164

7.2.2等离子体增强化学气相沉积法165

7.3碳（石墨）涂层/金属双极板的制备与性能165

参考文献175