C/CrN多层梯度膜的制备与性能研究

项目名称： C/CrN多层梯度膜的制备与性能研究

项目编号： No.51201106

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 金属材料学科

项目作者： 冯凯

作者单位： 上海交通大学

项目金额： 24万元

中文摘要： 耐腐蚀和表面导电性能不足是不锈钢材料应用于质子交换膜燃料电池双极板的两个关键障碍。针对这一问题，本项目提出采用闭合场非平衡磁控溅射离子镀技术在316L不锈钢表面制备低内应力、导电耐蚀的致密C/CrN多层梯度膜的思路。研究相界面溅射离子状态对薄膜微观组织结构的影响机制，获得薄膜组织结构的精确控制方法；研究C/CrN多层梯度膜微观组织结构对腐蚀行为和导电机制的影响规律，建立制备耐腐蚀、强导电C/CrN多层梯度膜的设计原则；在具有流道的不锈钢双极板表面沉积C/CrN多层梯度膜，考量其在燃料电池真实工作环境中的适用性。本项目的研究成果将为研制适合不锈钢双极板表面改性的新型镀层体系提供理论和技术指导。

中文关键词： 质子交换膜燃料电池；双极板；物理气相沉积；薄膜；腐蚀

英文摘要： The corrosion resistance and surface conductivity are two important factors gauging the performance of bipolar plate materials in polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC). In this project, we apply close field unbalance magnetron sputtering ion plating technology to deposit corrosion resistant and electrically conductive C/CrN graded multilayer on stainless steel 316L. The effects of the state of sputtered ions on the phase interface on the microstructure of C/CrN graded multilayer are investigated to accurately control the growth and microstructure of thin film. The relationship between the microstructure and the properties (corrosion resistance and conductivity) of C/CrN graded multilayer is revealed to build the design principles of corrosion resistant and electrically conductive C/CrN graded multilayer. Finally, we will fabricate C/CrN graded multilayer on stainless steel bipolar plate and evaluate the performance of C/CrN graded multilayer coated stainless steel bipolar plate in real PEMFC working condition.

英文关键词： Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells；Bipolar Plate；Physical Vapor Deposition；Thin Film；Corrosion