Pārklājot vadoša un korozijizturīga pārklājuma slāni uz titāna virsmas, var efektīvi izvairīties no oksīda plēves veidošanās uz titāna bipolārās plāksnes virsmas un izpildīt plāksnes veiktspējas prasības. Papildus izturībai pret koroziju un izcilai elektrovadītspējai pārklājumam ir nepieciešama arī laba saķeres izturība ar matricu. tajā pašā laikā, tā kā PEMFC temperatūra mainīsies istabas temperatūrā un ap 80 C, ir nepieciešams, lai pārklājumam un matricas materiālam būtu līdzīgi termiskās izplešanās koeficienti, lai izvairītos no atslāņošanās un plaisām temperatūras maiņas procesā, tādējādi zaudējot aizsardzību. no materiāla.
Parasti lietotos pārklājumus iedala divās kategorijās: pārklājumi uz metāla bāzes (cēlmetāli, metāls-ogleklis/nitrīds) un pārklājumi uz oglekļa bāzes (grafīts, vadoši polimēri, amorfs ogleklis utt.).
Dažādu pārklājumu titāna bipolāru plākšņu veiktspējas parametri
Bipolārajai plāksnei, kas ir svarīga ūdeņraža kurināmā elementa daļa, ir izšķiroša nozīme elementa veiktspējā, izmaksās un izturībā. izmaksas un izturība ir divi svarīgi jautājumi, kas ierobežo ūdeņraža kurināmā elementu komercializāciju. Bipolāro plākšņu izmaksas zināmā mērā ir atkarīgas no plākšņu materiāla, plūsmas lauka apstrādes un plākšņu pārklājuma sagatavošanas procesa.
Grafīta un oglekļa matricas kompozītmateriāli vairs neatbilst ūdeņraža kurināmā elementa veiktspējas prasībām. Metāla materiāli ir kļuvuši par galvenajiem materiāliem ūdeņraža kurināmā elementu bipolārajām plāksnēm. Turklāt liela jauda vienmēr ir bijusi ūdeņraža kurināmā elementu mērķis. titānam un titāna sakausējumiem metāla materiālos ir zems blīvums un augsta īpatnējā izturība. Tiem ir lieliska izturība pret koroziju ūdeņraža kurināmā elementos, un tie var ievērojami samazināt bipolāro plākšņu svaru un tilpumu, kas būtiski uzlabo akumulatora masas un tilpuma īpatnējo jaudu. turklāt korozijas produkti, kas rodas no titāna un titāna sakausējumiem ilgstošas ekspluatācijas laikā, ir mazāk toksiski protonu apmaiņas režīmam un katalizatoriem, kas veicina akumulatora darbības stabilitātes un izturības uzlabošanos.
Metāla oglekļa/nitrīda un amorfā oglekļa pārklājumiem, kas sagatavoti uz titāna bipolāru plākšņu virsmas, ir izcilas visaptverošas īpašības, un tiem ir augsta izpētes un pielietojuma vērtība. Tomēr šiem pārklājumiem ir tendence uz caurumu defektiem. Tāpēc pašreizējo pētījumu galvenie mērķi ir uzlabot pārklājumu kompaktumu, plēves matricas saķeres stiprību un pārklājumu virsmas vadītspēju. Turklāt pārklājumam jābūt hidrofobam, lai atvieglotu reakcijas radītā ūdens novadīšanu.
Lai atbilstu šīm visaptverošajām īpašībām, tiek izvirzītas augstākas prasības konstrukcijas projektēšanai un pārklājuma sastāvam. Pārklājuma kompozītmateriālu un nanostruktūra var zināmā mērā uzlabot pārklājuma kompaktumu, izturību pret koroziju un vadītspēju un uzlabot titāna plāksnes kalpošanas stabilitāti un uzticamību, kas ir galvenais attīstības virziens nākotnē.
