第十三届全国表面工程大会暨第十二届全国青年表面工程论坛

金属双极板作为质子交换膜燃料电池（PEMFCs）的核心构件，直接决定电池的制造成本和性能，然而在燃料电池高温及酸性工作环境下，双极板表面易氧化，这使其电导率和耐蚀特性急剧下降。本文采用电弧/溅射沉积相结合的方法，在金属极板不锈钢316L上制备了具有择优取向MAX相Cr₂AlC涂层，并研究了其在PEMFC工作环境下的导电耐蚀性能。研究结果表明，所有的Cr₂AlC涂层均能显著改善不锈钢316L的性能，其界面接触电阻最低值为4.05 mΩ·cm²最低腐蚀电流密度为2×10^-2 μA cm^-2，明显优于不锈钢316L。优异的导电性能是由于Cr₂AlC在费米能级处有较高的电子态密度，优异的耐腐蚀性能是由于在极化测后，在其表面形成了钝化膜（XPS和HAADF-EDS分析证实），钝化膜的形成对基体起到保护作用，从而提高了耐蚀性能。此外，通过密度泛函理论模拟证实具有（103）择优取向的Cr₂AlC涂层更容易形成钝化膜。相关结果不仅有助于设计和发展新型导电耐蚀一体的MAX相涂层材料新体系，也将为发展高性能PEMFCs双极板材料提供重要支撑

质子交换膜燃料电池，MAX相，金属双极板，导电耐蚀