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质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有能量转化效率高、室温快速启动、操作温度低等特点,在交通运输和便携电源方面具有广阔的应用前景。双极板是质子交换膜燃料电池的重要多功能组件。采用金属双极板代替传统的加工石墨材料,可以降低成本,提高质子交换膜燃料电池的体积能量密度和功率密度。不锈钢是目前广泛研究的双极板材料之一,但不足的耐蚀性和较高的接触电阻仍满足不了质子交换膜燃料电池大规模商业化的要求,性能有待于进一步提高。 本文以304不锈钢和镀铬的304不锈钢为研究对象,通过0.05mol/LH2SO4+2mg/L F-的溶液,操作温度为70℃,持续通入氢气/空气的方法来模拟质子交换膜燃料电池的阳极/阴极工作环境。通过对样品进行动电位和恒电位极化扫描以及接触电阻的测量,从耐蚀性和导电性两方面对304不锈钢和镀铬的304不锈钢进行了评价。为了进一步降低材料成本,对纯铁、10号和45号钢进行了固相渗铬,观察了表面形貌,并测量了其电化学性能和电性能。 结果表明,304不锈钢在模拟PEMFC环境中具有较好的耐腐蚀性,但在PFMFC阳极和阴极电极电位极化后接触电阻明显增加;镀铬的304不锈钢在模拟PEMFC环境中的耐腐蚀性和表面导电性均优于基体,且在模拟阴极环境中更耐腐蚀;渗铬后,在纯铁的表面形成了铁铬合金,在碳钢表面形成了Cr23C6、Cr7C3、Cr2C的铬碳化合物相。渗铬后试样的接触电阻值明显降低,基本能满足PEMFC双极板在电性能方面的设计标准,但耐腐蚀性还有待提高。