Металева біполярна технологія осадження пластини

УМембрана Proton Exchangeпаливні елементи,металеві біполярні пластинидуже сприйнятливі до корозійної та деградації продуктивності через суворі внутрішні умови, тому функціональні покриття повинні бути підготовлені на їх поверхнях для задоволення вимог до ефективності та довговічності.

Застосування технології покриття є широким та різноманітним, включаючи дорогоцінні металеві покриття, такі як золото, платина, рутеніум та іридію, а також вуглецеві покриття та вуглецеві композитні покриття. Вибір та застосування покриття матеріалів залежать від властивостей підкладки та необхідних продуктивності, таких як провідність, хімічна стійкість або резистентність до корозії.

Матеріали покриття для металевих біполярних пластин

Серед них титанові пластини в основному використовують розчини з покриттям золота, а також є вуглецеве покриття. Оскільки титанові таблички здебільшого використовуються в додатках високого класу, таких як дослідження університету, підводні човни та кораблі, золото покриття широко вибирають завдяки своїй високій надійності.

Крім того, субстрати з нержавіючої сталі часто використовуються в більш економічному застосуванні, в основному з використанням вуглецевого покриття, особливо композитних вуглецевих покриттів (композитні вуглецеві покриття можуть містити композитні матеріали нітриду титану, оксиду титану або карбіду титану).

Методи підготовки покриття та формування плівки

З точки зору маршрутів процесів покриття, в даний час існує чотири основні маршрути процесуметалева біполярна пластина: Електроплідування, хімічне покриття (наприклад: гаряче покриття, розпилення фарби, обприскування), CVD (хімічне осадження пари) та ПВД (фізичне осадження пари).

В даний час процес PVD частіше використовується в металевих покриттів у Китаї. Покриття з використанням процесу PVD має високу чистоту та хорошу щільність, а покриття міцно пов'язане з підкладкою. На покриття не впливає матеріал підкладки і є ідеальною технологією модифікації поверхні біполярної пластини металу.

Перед осадженням покриття іон -іон -сяйво може бути проведений спочатку, який в основному використовується для очищення та активації поверхні. Іонізуючи іони аргону при високій напрузі, використовуючи його незначний вплив і розпилення, поверхня титанової фетри/титанової пластини протравли для видалення оксидів та забруднюючих речовин, викривши свіжу поверхню для подальшого осадження покриття.

1. Катодна дуга

Технологія катодної дуги - це типова та ефективна технологія PVD, яка використовує розряд дуги у вакуумному середовищі для випаровування та іонізує цільові матеріали твердих катод, і завдяки зміцненню плазми ці іони летять на поверхню підкладки анода та відкладення у плівку.

У цьому процесі катодний цільовий матеріал випарюється дугою при високій температурі, утворюючи пари металу, яка потім іонізується у високоенергетичні іони під дією електричного поля. Ці іони прискорюються електричним полем і потрапляють на поверхню підкладки високою кінетичною енергією, тим самим досягаючи осадження металевого покриття біполярної пластини.

Катодна дуга не тільки підходить для металевих покриттів, але і може бути використана для приготування складних та інших сплавів, таких як композитні покриття, карбід титану, нітрид титану тощо

2. MS/PFS Magnetron Sputtering

MS/PFS Magnetron Sputtering також є вдосконаленою технологією PVD, яка може виробляти покриття з відмінними властивостями, такими як висока твердість, висока стійкість до зносу та висока стійкість до корозії, і може точно контролювати товщину, склад та структуру покриття. Він в основному використовується для відкладення покриттів з дорогоцінних металів, таких як покриття золота та платинове покриття.

Основний принцип розпилення магнетрона полягає в тому, щоб високошвидкісні електрони потрапляли на цільовий матеріал для генерування плазми під комбінованою дією електричних та магнітних полів у вакуумному середовищі. Частинки (в основному іони) у плазмі прискорюються під дією електричного поля і бомбардують поверхню цільового матеріалу, так що атоми -мішені (або молекули) отримують достатню кількість енергії, щоб відірватися від поверхні і, нарешті, осадити на металевій біполярній підкладці для утворення тонкої плівки.

Значні переваги покриттів на металевих біполярних пластинах

▪ Поліпшити резистентність до корозії

В умовах експлуатації водневих паливних елементів, особливо високої вологості, високої температури та кислотних середовищах,металеві біполярні пластинисприйнятливі до корозії. Покриття можуть утворювати захисний бар'єр для запобігання корозії та продовження терміну служби біполярних пластин. Наприклад, використання покриттів дорогоцінних металів, таких як платина, золото або паладій, може ефективно запобігти корозії та окислення.

▪ Поліпшити провідність

Упаливні комірки, біполярні пластини потребують високої провідності для забезпечення ефективної проведення струму. Через покриття стійкість до металевої поверхні може бути знижена, ефективність провідності струму може бути покращена, а продуктивність паливних елементів може бути покращена. Наприклад, покриття срібла або мідне покриття може підвищити провідність металів.

▪ Зменшити витік газу

Водень та кисень в паливних елементах повинні бути ефективно розподілені черезбіполярні пластини. Покриття можуть допомогти ущільнити металеві поверхні, запобігти витоку газу та забезпечити ефективність роботи та безпеку паливних елементів.

▪ Поліпшення механічної сили

Покриття також може підвищити механічну міцність біполярної пластини, зменшити пошкодження, спричинене тиском газу, тепловим розширенням або фізичним ударом, та забезпечити структурну стабільність біполярної пластини при тривалому вживанні.

▪ Зменшити проникнення водню

У деяких випадках водень може пронизатися вбіполярна пластинаМатеріал, особливо під час використання металевих біполярних пластин, де водень може спричинити розведення металу. Покриття може ефективно запобігти проникненню водню та забезпечити довгострокову надійність біполярної пластини.