ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ТИТАНОВЫХ БИПОЛЯРНЫХ ПЛАСТИНАХ ВОДОРОДНЫХ ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ С ТВЕРДЫМ ПОЛИМЕРНЫМ ЭЛЕКТРОЛИТОМ

摘要

Рассмотрены различные типы биполярных элементов и материалы, которые используются для их изготовления в технологии топливных элементов. Биполярные элементы играют важную роль при коммутации отдельных топливных ячеек в батарее, составляют самую большую долю ее массы (до 80%), что влияет на удельные массовые мощностные характеристики энергосистемы. Биполярные элементы на основе тонкой титановой фольги и гофрированного воздуховода имеют высокую механическую прочность при минимальной массе, являются важным элементов батареи топливных элементов, а их применение позволяет существенно улучшить массовые удельные характеристики энергосистемы на основе топливных элементов с твердым полимерным электролитом и прямой подачей воздуха. Защитные покрытия должны обеспечить низкоомный контакт при коммутации отдельных топливных ячеек и не допустить его изменение при длительной работе топливного элемента. Нанесение покрытий в маг-нетронной установке позволяет с предварительной ионной очисткой на больших поверхностях получать тонкие покрытия с воспроизводимым составом и свойствами. Для исследований использовались мишени из графита, платины, а также композитные мишени графита с вставками платины в зоне распыления. С помощью общепринятых процедур изучено влияние состава и условий нанесения композитных покрытий на коррозионную стойкость и поверхностное контактное сопротивление биполярных элементов. Показано, что применение графитовой мишени и сегментов из платины позволяет получать защитные покрытия, близкие по техническим требованиям к покрытиям по коррозионной устойчивости и поверхностному контактному сопротивлению. Такие покрытия на титане имеют лучшие проводящие и защитные свойства, чем тонкопленочные покрытия на основе платины и тонких пленок золота. Установлено, что защитные покрытия на основе карбидов титана имели высокое поверхностное сопротивление, а на основе нитрида титана более низкие защитные свойства. Таким образом, магнетронная технология может быть рекомендована в качестве промышленной для производства биполярных элементов.