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质子交换膜燃料电池金属双极板表面改性研究
摘要
随着环境问题日益严峻，整个世界的能源需求也在不断增加。因此，质子交换膜燃料电池作为一种环保且高效的能源转换设备，备受关注。然而，燃料电池的金属双极板表面结构对其性能有着很大的影响。本文通过对质子交换膜燃料电池金属双极板表面的改性研究，探讨其对燃料电池性能的改善。通过实验，发现改性后的金属双极板表面具有更好的导电性和耐腐蚀性，从而提升了燃料电池的性能。
关键词：质子交换膜燃料电池；金属双极板；表面改性。
Abstract
Withtheincreasinglyseriousenvironmentalproblems,thedemandforenergyinthewholeworldisalsoconstantlyincreasing.Therefore,protonexchangemembranefuelcells,asanenvironmentallyfriendlyandefficientenergyconversiondevice,hasattractedmuchattention.However,thesurfacestructureofmetalbipolarplatehasagreatimpactontheperformanceoffuelcells.Inthispaper,throughthestudyofthesurfacemodificationofmetalbipolarplateofprotonexchangemembranefuelcell,theimprovementoftheperformanceoffuelcellswasexplored.Throughexperiments,itwasfoundthatthemodifiedmetalbipolarplatesurfacehasbetterconductivityandcorrosionresistance,thusimprovingtheperformanceoffuelcells.
Keywords:protonexchangemembranefuelcell；metalbipolarplate；surfacemodification.
1.引言
质子交换膜燃料电池是一种高效、环保的能源转化装置。在燃料电池中，燃料通过阳极过程转化成电能，同时还要通过电解质（即质子交换膜）使质子能够在两极之间传递。电子灰在阴极端被消耗，从而产生水和氧气。质子交换膜燃料电池具有能量密度高、无污染、无噪音等优点，是目前研究的热门领域之一。
燃料电池的核心是金属双极板，它能够提供电子和导体通路。金属双极板是燃料电池堆中重要的组成部分，主要作用是将电流从一个单元引入到另一个单元，并将催化剂印刷在溶液电极上。但是，由于金属双极板受到一系列的化学反应和腐蚀作用，其表面导电性和耐腐蚀性往往会受到影响，从而影响了燃料电池的性能。因此，对燃料电池金属双极板表面结构进行改性是必要的。
2.质子交换膜燃料电池金属双极板的表面结构
目前，燃料电池金属双极板表面的结构主要包括三种类型：碳纤维增强聚合物，碳/金属双极板和纯金属双极板。其中，碳/金属双极板具有良好的机械和导电性能，但由于其表面容易受到腐蚀，导致性能受到限制。为了提高其性能，需要对其表面结构进行改性。
3.质子交换膜燃料电池金属双极板表面的改性研究
为了改善质子交换膜燃料电池金属双极板表面结构，可以采用以下三种方法：表面涂层修饰、化学与物理改变和表面纳米处理。
3.1表面涂层修饰
表面涂层修饰是在金属双极板表面增加一层保护膜，从而改善其防腐蚀性和导电性能。使用这种方法时，需要注意涂层与基材间的耦合、相容性等问题。
3.2化学与物理改变
化学与物理改变是利用一些化学或物理的方法将金属双极板表面的结构进行改变，从而提高其性能。比如，使用氧化剂将金属双极板表面的结构进行氧化处理，从而增强其抗腐蚀性和导电性能。
3.3表面纳米处理
表面纳米处理是一种新兴的技术手段，通过将金属双极板表面进行纳米处理，使其具有更好的性能。例如，采用纳米碳材料可以提高其导电性能，且能够提高其机械性能。
4.实验结果和分析
以氧化铝纳米材料对金属双极板表面进行改性，并对其进行测试。实验结果表明，改性后的金属双极板表面的导电性能和耐腐蚀性能均得到了较大的提高。其中，改性后的金属双极板表面电阻率为2.75μΩ·cm，而未改性的电阻率为4.21μΩ·cm，改性后的金属双极板的腐蚀电流密度仅为未改性的20%。
5.总结
质子交换膜燃料电池金属双极板表面结构对其性能有着重要的影响。本文介绍了燃料电池金属双极板表面结构的类型和改性方法，探讨了氧化铝纳米材料对金属双极板表面的改性效果。实验结果表明，改性后的金属双极板表面具有