钛合金双极板表面纳米晶zr涂层在质子交换膜燃料电池环境中的性能

为改善金属双极板在质子交换膜燃料电池(pemfc)环境中的耐腐蚀性能及降低其界面接触电阻,采用双阴极等离子溅射沉积技术,在ti-6a1-4v合金表面制备了纳米晶zr涂层.利用扫描电子显微镜(sem),x射线衍射(xrd)和透射电子显微镜(tem)等微观分析手段对该涂层的组织结构进行了表征.结果表明:所制备的涂层具有沉积层和扩散层的双层结构,其微观组织连续、致密.在分别通入氢气/空气、70℃的0.5mol·l-1h2so4+2mg·l-1hf的溶液中,对比研究了纳米晶zr涂层与ti-6a1-4v合金在模拟电池的阳极/阴极工作环境中的电化学腐蚀性能.动电位极化测试结果表明:在模拟电池的阳极/阴极工作环境中,纳米晶zr涂层的腐蚀电位均明显高于ti-6a1-4v合金;在阴极工作电极电位为+0.6v下,纳米晶zr涂层与ti-6a1-4v合金均位于钝化区内,zr涂层的钝化电流密度较ti-6a1-4v合金降低约4个数量级;而在阳极工作电极电位为-0.1v下,纳米晶zr涂层呈现出阴极保护特征.电化学阻抗谱测试结果表明,在0.5mol·l-1h2so4+2mg·l-1hf的溶液中,纳米晶zr涂层的容抗弧半径和相位角的最大值及其频率宽度均明显大于ti-6a1-4v合金.此外,纳米晶zr涂层同时改善了ti-6a1-4v合金的导电性与憎水性能.