1研究背景
質子交換膜燃料電池（PEMFCs）作為一種高效、清潔的能源轉換裝置，在可持續能源領域中占據著重要的地位。在PEMFCs的結構中，雙極板（BPs）是核心組件之一，它們不僅需要具有良好的導電性，還要具備優異的耐蝕性以保證電池的長期穩定運行。不銹鋼因其機械性能優越、耐蝕性好和成本效益高而成為制造雙極板的流行材料。然而，金屬雙極板的表面在陽極和陰極工作環境下容易受到腐蝕和氧化，這會降低PEMFCs的整體效率和使用壽命。因此，開發具有強耐蝕性的導電涂層是提升PEMFCs性能和壽命的有效途徑。目前，已經開發了多種涂層來增強雙極板的電導率和耐蝕性，包括貴金屬涂層、碳基涂層、金屬氮化物涂層和金屬碳化物涂層。盡管這些涂層展現出了一定的效果，但它們在長期使用后可能會導致界面接觸電阻（ICR）增加，從而影響金屬雙極板的適用性。Mn+1AXn（MAX）相作為一種新型陶瓷材料，結合了金屬的電導性和陶瓷的耐蝕性，其熱力學穩定的納米層狀結構不僅減少了脆性，還增強了可加工性。作為MAX相的一員，Cr2AlC因其卓越的耐蝕性和電導性，以及優秀的高溫性能，包括抗氧化和抗熱腐蝕性能，受到了廣泛關注。此外，Cr2AlC的熱膨脹系數與304不銹鋼相近，有利于涂層與基底之間的良好附著。 2成果簡介 在這項研究中，研究人員采用直流磁控濺射技術在不同基底溫度下在SS304基底上原位沉積了Cr2AlC MAX相涂層。他們研究了基底溫度對涂層微觀結構和耐蝕性能的影響，并評估了Cr2AlC-600°C涂層的耐蝕機制及其在PEMFCs中的應用潛力。結果表明，優化的Cr2AlC-600°C涂層展現出卓越的耐蝕性能，使其成為用作PEMFCs雙極板的有前途的候選材料。這項工作可以指導更有效涂層材料的開發，并為理解PEMFCs中腐蝕和退化機制提供寶貴的見解。 3圖文導讀 圖1：Cr2AlC層在SS304基底上的沉積示意圖。 圖2：a) Cr2AlC-600°C的表面形貌。b) Cr2AlC-600°C的高分辨透射電子顯微鏡（HT-TEM）。c-f) SS304基底與Cr2AlC-600°C層之間的透射電子顯微鏡-高角環形暗場（TEM-HAADF）和能量色散光譜（EDS）圖譜。 圖3：a) Cr2AlC涂層的X射線衍射（XRD）圖譜。b) XRD 2θ范圍從30-90°。c-f) Cr2AlC-600°C的高分辨率X射線光電子能譜（XPS）圖譜。 圖4：a) 裸SS304和Cr2AlC涂層的動電位極化曲線。b) SS304和600°C下Cr2AlC的開路電位（OCP）-時間曲線。c, d) SS304在0.01mol/L H2SO4溶液中不同浸泡時間的Nyquist和Bode圖。 圖5：a, b) SS304和Cr2AlC-600°C在0.01 mol/L H2SO4溶液中的恒電位極化曲線（a）陽極（b）陰極。c) 對應的最終穩定電流密度。d, e) 在0.01 mol/L H2SO4溶液中恒電位測試后的Mott-Schottky圖：（d）SS304和（e）在陽極和陰極測試的Cr2AlC-600°C上的被動膜。f) 樣品在恒電位測試前后的ICR值。 4小結 文獻：https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2024.162018 來源：材料研究進展
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