等離子表面處理提高提高氫燃料電池中超薄不銹鋼極板的膠粘強(qiáng)度

文章出處：等離子清洗機(jī)廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時(shí)間：2022-11-22

超薄雙極板作為質(zhì)子交換膜燃料電池的“支撐骨架”，具有分隔燃料、氧化劑和冷卻水等作用，是極為重要的電子交換器件。相比于石墨材料和復(fù)合材料雙極板，不銹鋼雙極板材料具有體積小、質(zhì)量輕的優(yōu)勢(shì)，兼具良好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱優(yōu)點(diǎn)，是目前雙極板制造的主流材料。目前，不銹鋼雙極板的組裝連接普遍采用焊接工藝，但由于雙極板很薄，厚度在0.1mm左右，在焊接過(guò)程中容易出現(xiàn)變形、焊穿、脫焊等缺陷，而焊接產(chǎn)生的熱效應(yīng)是造成金屬雙極板翹曲變形的主要原因。變形的雙極板在裝配后會(huì)直接影響膜電極上的壓力分布，增大電池的接觸電阻，降低電池的工作性能。膠粘工藝具有應(yīng)力分布均勻、不會(huì)產(chǎn)生熱變形的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也符合燃料電池一體化封裝降低成本以及縮短裝配時(shí)間的要求，是超薄雙極板連接工藝的重要發(fā)展方向。然而氫燃料電池工作時(shí)內(nèi)部處于高溫、高壓以及酸性腐蝕的狀態(tài)，容易破壞超薄雙極板的膠粘界面降低粘接強(qiáng)度，造成密封失效，影響燃料電池的安全性。

目前可以改善被粘接材料膠粘性能的表面處理技術(shù)有噴砂、（電）化學(xué)法等，而相比這些表面處理方法，等離子處理具有重復(fù)可控和環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn)，已被研究人員廣泛應(yīng)用于改善材料表面理化特性，提升膠粘性能。

等離子表面處理提高提高氫燃料電池中超薄不銹鋼極板的膠粘強(qiáng)度

等離子表面處理對(duì)超薄不銹鋼極板的膠粘強(qiáng)度和失效模式都有顯著的提高和改善，其原因主要是：等離子體中具有大量的正負(fù)離子、自由基、激發(fā)態(tài)分子等多種活性離子，通過(guò)撞擊將超薄不銹鋼極板表面的原子或附著材料表面的原子打掉，清除表面原有的污染物和雜質(zhì)，而且會(huì)產(chǎn)生刻蝕效應(yīng)，在不銹鋼極板表面形成細(xì)小的凹坑，增大了表面的比表面積，提高不銹鋼極板表面的潤(rùn)濕性能，同時(shí)多種活性離子的撞擊會(huì)使不銹鋼極板表面的原有的化學(xué)鍵產(chǎn)生斷裂，而等離子體中的一些極性官能團(tuán)與試樣表面的元素形成新的化學(xué)鍵，試樣的表面自由能提高，對(duì)試樣表面起到改性和活化的作用，從而顯著提高膠接接頭的剪切強(qiáng)度改善接頭的失效模式。