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双极板是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心部件之一,在不锈钢表面镀膜改性的金属双极板成为近年来研究的热点之一。本文分别采用了兰州化物所研制的中频交流对靶结合直流磁控单靶的非平衡磁控溅射系统SP0806SI以及梯尔涂层公司研制的新一代非平衡磁控溅射系统CF-800在304SS不锈钢上沉积了一系列的GLC作为双极板。结果表明:用SP0806SI制备的纯GLC结构中AD/AG最高能达到4.76,而CF-800制备的纯GLC中AD/AG普遍偏低,但通过掺杂Cr和优化偏压能明显提高其AD/AG;最后还探究了调制比对CF-800制备多层结构GLC的影响。具体研究内容如下:(1)采用SP0806SI镀膜设备在304SS不锈钢上沉积了不同脉冲占空比和基底偏压系列的GLC。占空比系列结果表明,占空比为40%时制备的GLC因具有最高的sp2/sp3而具有最低的接触电阻10.2 mΩcm2,此时其腐蚀电流密度为5.20×10-77 Acm-2;偏压系列结果表明,偏压为-75 V时制备的GLC虽然sp2/sp3不是最高,但由于其形貌最为致密从而达到了最低的接触电阻8.4 mΩcm2,此时其腐蚀电流密度为2.78×10-77 Acm-2。优化后的样品恒电位极化前后性能稳定,且硬度达到10.159 GPa,水接触角达到87.8°。(2)采用CF-800镀膜设备在304SS不锈钢上沉积了掺Cr的GLC,并研究了Cr靶电流和基底偏压对其结构和性能的影响。Cr靶电流系列结果表明,掺Cr能促进sp2/sp3的升高从而提升导电性能,但对耐蚀性产生不利影响;在满足DOE的标准下,Cr靶电流为0.8 A时制备的GLC:Cr具有最低的接触电阻7.4 mΩcm2,此时其腐蚀电流密度为5.89×10-77 Acm-2;偏压系列结果表明,偏压为-80 V时制备的GLC:Cr因具有最高的sp2/sp3而具有最低的接触电阻6.3 mΩcm2,此时其腐蚀电流密度为4.39×10-77 Acm-2,且水接触角达到95.9°。(3)采用CF-800镀膜设备沉积了不同调制比系列的多层结构类石墨碳膜Cr/GLC:Cr/GLC,并研究了中间层与表层的沉积时间调制比对其结构和性能的影响。结果表明,调制比为40:80时制备的GLC因形貌最为致密而具有最佳的导电性和耐腐蚀性。