第十五届全国表面工程青年学术会议

针对质子交换膜水电解（PEMWE）中钛双极板耐腐蚀性能不足及界面接触电阻（ICR）过高的问题，本研究采用非平衡磁控溅射技术，制备了B掺杂Nb防护涂层及B、C共掺杂Nb涂层，并与未掺杂Nb涂层对比研究了其在模拟PEM电解水环境中的耐腐蚀性与导电性。结果表明：B掺杂诱导形成B-O键和导电B-Nb键，促进了钝化膜致密化，同时降低了ICR；在0.9 A靶电流下制备的Nb涂层具有最低的腐蚀电流密度和最高的极化电阻；进一步B、C共掺杂使涂层晶粒细化、结构更致密，B元素增加NbO₂相生成，C元素赋予氧化膜半导体导电特性，抑制高电阻氧化物的过度生长。相比于单一Nb涂层，B掺杂及B、C共掺杂Nb涂层在耐腐蚀性和导电性方面显著提高。同时，其在不同pH环境中的化学稳定性明显改善，随pH升高析氢反应减弱，涂层形成更均匀稳定的复合钝化膜。这是因为B、C掺杂协同优化了涂层的微观结构，其中B-O键的流动填充作用形成保护屏障，导电B-Nb键及NbO₂相降低了界面电阻，而C掺杂进一步抑制了高电阻氧化物的形成，从而实现了良好的耐腐蚀与导电性能。

PEM电解水制氢；双极板；Nb基涂层；耐腐蚀性能；导电性能