پوشش لایه ای از پوشش رسانا و مقاوم در برابر خوردگی بر روی سطح تیتانیوم می تواند به طور موثری از تشکیل فیلم اکسید روی سطح صفحه دوقطبی تیتانیوم جلوگیری کند و الزامات عملکرد صفحه را برآورده کند. علاوه بر مقاومت در برابر خوردگی و هدایت الکتریکی عالی، پوشش همچنین به استحکام پیوند خوبی با ماتریس نیاز دارد. در عین حال، از آنجا که دمای PEMFC در دمای اتاق و حدود 80 درجه سانتیگراد تغییر می کند، لازم است که پوشش و مواد ماتریس دارای ضرایب انبساط حرارتی مشابهی باشند تا از لایه برداری و ترک در فرآیند تغییر دما جلوگیری شود و در نتیجه حفاظت از بین برود. از مواد
پوششهای متداول به دو دسته طبقهبندی میشوند: پوششهای مبتنی بر فلز (فلزات نجیب، فلز-کربن/نیترید) و پوششهای مبتنی بر کربن (گرافیت، پلیمرهای رسانا، کربن آمورف و غیره).
پارامترهای عملکرد صفحات دوقطبی تیتانیوم پوشش داده شده مختلف
صفحه دوقطبی به عنوان بخش مهمی از پیل سوختی هیدروژنی، نقش تعیین کننده ای در عملکرد، هزینه و دوام پیل ایفا می کند. هزینه و دوام دو موضوع مهمی هستند که تجاری سازی پیل های سوختی هیدروژنی را محدود می کنند. هزینه صفحات دوقطبی تا حدی به مواد صفحات، پردازش میدان جریان و فرآیند آماده سازی پوشش صفحه بستگی دارد.
کامپوزیت های گرافیت و ماتریس کربن دیگر نمی توانند الزامات عملکرد پیل سوختی هیدروژنی را برآورده کنند. مواد فلزی به مواد اصلی برای صفحات دوقطبی پیل سوختی هیدروژن تبدیل شدهاند. علاوه بر این، توان بالا همیشه هدف سلولهای سوختی هیدروژنی بوده است. تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم در مواد فلزی چگالی کم و استحکام ویژه بالایی دارند. آنها در پیل های سوختی هیدروژنی مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی دارند و می توانند وزن و حجم صفحات دوقطبی را به میزان قابل توجهی کاهش دهند که به طور قابل توجهی قدرت ویژه جرم و حجم باتری را بهبود می بخشد. علاوه بر این، محصولات خوردگی تولید شده توسط تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم در طول عملیات خدمات طولانی مدت سمیت کمتری برای حالت تبادل پروتون و کاتالیزورها دارند که منجر به بهبود پایداری و دوام عملکرد باتری می شود.
پوشش های کربن/نیترید فلزی و کربن آمورف تهیه شده بر روی سطح صفحات دوقطبی تیتانیوم دارای خواص جامع برتر و ارزش تحقیقاتی و کاربردی بالایی هستند. با این حال، این پوشش ها مستعد نقص سوراخ سوزنی هستند. بنابراین، اهداف اصلی تحقیق حاضر بهبود فشردگی پوششها، استحکام پیوند ماتریس فیلم و رسانایی سطحی پوششها است. علاوه بر این، پوشش باید آبگریز باشد تا تخلیه آب تولید شده در واکنش را تسهیل کند.
برای برآوردن این ویژگی های جامع، الزامات بالاتری برای طراحی ساختاری و ترکیب پوشش مطرح می شود. کامپوزیت و ساختار نانو پوشش می تواند فشردگی، مقاومت در برابر خوردگی و رسانایی پوشش را تا حدی بهبود بخشد و پایداری و قابلیت اطمینان صفحه تیتانیوم را که جهت توسعه اصلی در آینده است، افزایش دهد.
