Anvendelse af laser i efterbehandling af bipolær pladebelægning

PEMFCbipolar pladeMaterialer inkluderer hovedsageligt tre kategorier: grafitmaterialer, sammensatte materialer og metalmaterialer.Grafit bipolære pladerHar god ledningsevne og er let at behandle, men materialet er sprødt, har dårlige mekaniske egenskaber og lav behandlingseffektivitet, hvilket gør det vanskeligt at opnå kommerciel masseproduktion.

KompositBipolære pladerer lavet af kulstofpulver og harpiks som de vigtigste råmaterialer og fremstilles ved støbning og andre metoder. De har lave omkostninger, men sammensatte bipolære plader har stadig problemer såsom ledningsevne og gaspermeation.

Metalbipolære plader har høj styrke og elektrisk og termisk ledningsevne. De kan produceres ved masseproduktionsmetoder, såsom metalpladsstempling og rulle. De anerkendes som det første valg til kommercialisering af brændselsceller.

Med hensyn tilMetal bipolære plader, da brændselsceller fungerer i et surt miljø, kombineret med elektriske og termiske forhold,brændstofcelle bipolære pladervil korrodere på meget kort tid. Derfor bliver forberedelse af en belægning på overfladen af ​​den bipolære plade en gennemførlig opløsning.

Debrændstofcellebipolar pladeBelægning deponeres ved hjælp af magnetronkonstruktionsteknologi, der generelt inkluderer et overgangslag og en overfladefunktionel belægning. Magnetron, der sputtering af nanopartikler, spænder generelt fra titusinder af nanometer til en eller to hundrede nanometer. Dette er et unikt fænomen Magnetron -sputtering.

Når coatingpartiklerne er stablet op, dannes forskellige huller. I den høje temperatur, høje syre og høje aktuelle miljø iBrændselscelle, hydrogenionerne og fluorionerne genereret ved nedbrydning af perfluorosulfonsyreharpiks vil trænge ind i underlaget gennem hullerne mellem partiklerne, hvilket forårsager korrosion af overgangslaget og i sidste ende funktionel skrælning og svigt. Dette er den vigtigste form for svigt i dobbeltsubstratbelægningen.

Fejlmekanisme

Kolonne krystaller i fysisk dampaflejring

Belægning af skrælningsfejl

En ny teknologi til varmebehandling af overfladen af ​​metalmaterialer ved hjælp af den termiske effekt genereret af laserstrålens høje energi. Arbejdsprocessen for denne teknologi er: bestråling af overfladen af ​​delen med en laser kan varme den til over den kritiske faseændringstemperatur. Efter at have fjernet laserstrålen afkøles og slukker overfladen hurtigt og slukker sig selv.

Dette har opnået signifikante resultater i forbedring af slidstyrke, korrosionsbestandighed, træthedsmodstand og påvirkningsmodstand på metaloverfladen. Fordelene ved laserbehandling er, at det er forureningsfrit og hører til lokal overfladebehandling med lavt tryk og lille deformation, så det har brede applikationsudsigter.

Laservarmebehandlingsteknologi

Når laserkrafttætheden er lav (<10^4W/cm^2) og bestrålingstiden er kort, kan laserenergien, der absorberes af metallet, kun få temperaturen på materialet til at stige fra overfladen til indersiden, men opretholde den faste fase uændret. Det bruges hovedsageligt til en del af udglødning og faseændringshærdningsbehandling, for det meste værktøjer, gear og lejer; Med stigningen i laserkrafttæthed (10^4 ~ 10^6W/cm2) og udvidelsen af ​​bestrålingstid smelter overfladen af ​​materialet gradvist, og med stigningen i inputenergi bevæger den væskesolid fase-grænseflade sig gradvist til den dybe del af materialet. Denne fysiske proces bruges hovedsageligt til overflademeltning, legering, beklædning og termisk ledningsevne svejsning af metaller.

Yderligere øger effekttætheden (> 10^6w/cm^2) og forlænger laserhandlingstiden. Den materielle overflade smelter ikke kun, men fordamper også. Dampen samles nær den materielle overflade og ioniseres svagt for at danne plasma. Dette sjældne plasma hjælper materialet med at absorbere laseren. Under presset af fordampningsudvidelse deformerer de flydende overfladeoverflade til dannelse af grober. Dette trin bruges til lasersvejsning, generelt i mikro-joint inden for 0,5 mm.

Trykstress under fysisk dampaflejring

Når laseren bruges til at bestråle den rustfrie ståloverflade, opvarmes belægningen til en smeltet tilstand af den høje temperatur genereret af laseren øjeblikkeligt og derefter hurtigt afkølet. Efter smeltning reduceres hullerne mellem partiklerne, hvilket danner en struktur, der ligner en fast opløsning, som kan forhindre hydrogenioner og fluorioner i at trænge ind i underlaget.

For det andet kan belægningen efter høj temperatur smeltebehandling danne en fast opløsning med underlaget, hvilket forbedrer bindingsstyrken mellem belægningen og underlaget. Især for rustfrie stålsubstrater er den dårlige bindingsstyrke mellem underlaget og belægningen et fremtrædende problem. Laserbehandling kan effektivt forbedre belægningsstyrken af ​​belægningen.

For det tredje kan laserbestråling også reducere den trykspænding, der dannes inde i belægningen under magnetron -sputtering. Gennem højtemperaturvarmebehandling kan stresset inde i belægningen frigøres, og belægningens levetid kan forbedres.

For det fjerde kan laserbestrålingsvarmebehandling danne en slukke-lignende effekt på den bipolære plade. Forbedring af styrken af ​​den bipolære plade efter dannelse er fordelagtigt for at forbedre styrken af ​​den bipolære plade, især når substratet af den bipolære plade i brændselscellen bliver tyndere i fremtiden. Det giver praktiske betingelser for brugen af ​​0,075 mm eller endda 0,05 mm underlag.

Forbedring af belægningspartikelgap ved laservarmebehandling

Laserbehandling afbipolar pladeBelægning har åbenlyse fordele. Hvordan man øger hastigheden af ​​laserbehandling er et teknisk problem, der skal løses. Der er mangeBipolære pladerog et stort område. Hurtige, billige og høje kvalitetsbehandling er forudsætningen for storskala ansøgning inden for teknik. Jeg tror, ​​at vi vil se flere applikationssager om laser i belægningsbehandling i fremtiden.