运行工况对双极板腐蚀加速因子的量化研究

doi:10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.12.007

摘要/Abstract

摘要：

质子交换膜燃料电池中双极板在高温、高电位工况下的腐蚀问题成为制约其耐久性的关键挑战。本文通过电化学测试定量研究了不同温度和电位对双极板腐蚀加速因子的影响，通过建立3类双极板的腐蚀加速因子模型，揭示了温度与电位对腐蚀速率的协同作用机制。结果表明，电位因素对双极板电化学腐蚀的影响尤为突出。研究结果为双极板材料选型、运行参数优化及PEMFC耐久性提升提供了理论支撑。

关键词: 质子交换膜燃料电池, 双极板, 腐蚀加速因子, 定量研究

Abstract:

Corrosion of bipolar plates in proton exchange membrane fuel cells at high temperature and high potential becomes a key challenge restricting their durability. In this paper， the influence of different temperature and potential on the corrosion acceleration factor of bipolar plates is studied quantitatively by electrochemical test. The synergistic mechanism of temperature and potential on corrosion rate is revealed by establishing the corrosion acceleration factor model of three kinds of bipolar plates. The results show that the effect of electric potential on the electrochemical corrosion of bipolar plate is very obvious. The research results provide theoretical support for bipolar plate material selection， operation parameter optimization and PEMFC durability improvement.

Key words: proton exchange membrane fuel cell, bipolar plates, corrosion acceleration factor, quantitative study

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图/表 21

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参考文献 32

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设备名称	设备型号	设备参数
电化学工作站	Gamry Interface 5000E	测试精度≤20pA
数显恒温水浴锅	WB100-1	温度偏差≤0.1 ℃
接触电阻测试仪	ROOKO	电阻精度≤0.3%
四探针低阻测量仪	FT-541SJB-341	电阻精度≤0.3%
粗糙度测试仪	MarSurf PS10	测试精度≤8 nm
光学显微镜	Leica S9D	物镜放大倍数55

温度/℃	样品Ⅰ-1		样品Ⅰ-2		样品Ⅰ-3
温度/℃	腐蚀电流密度/ （μA·cm^-2）	加速因子	腐蚀电流密度/ （μA·cm^-2）	加速因子	腐蚀电流密度/ （μA·cm^-2）	加速因子
40	0.02	1.00	0.01	1.00	0.01	1.00
60	0.03	1.50	0.03	3.00	0.03	3.00
80	0.09	4.50	0.08	8.00	0.08	8.00

温度/℃	样品Ⅱ-1		样品Ⅱ-2		样品Ⅱ-3
温度/℃	腐蚀电流密度/ （μA·cm^-2）	加速因子	腐蚀电流密度/ （μA·cm^-2）	加速因子	腐蚀电流密度/ （μA·cm^-2）	加速因子
40	0.02	1.00	0.02	1.00	0.02	1.00
60	0.04	2.00	0.04	2.00	0.04	2.00
80	0.10	5.00	0.11	5.50	0.10	5.00

温度/℃	样品Ⅲ-1		样品Ⅲ-2		样品Ⅲ-3
温度/℃	腐蚀电流密度/ （μA·cm^-2）	加速因子	腐蚀电流密度/ （μA·cm^-2）	加速因子	腐蚀电流密度/ （μA·cm^-2）	加速因子
40	0.06	1.00	0.07	1.00	0.05	1.00
60	0.19	3.17	0.25	3.57	0.23	4.60
80	0.61	10.17	0.86	12.29	0.91	18.20

电位/V	样品Ⅰ-1		样品Ⅰ-2		样品Ⅰ-3
电位/V	腐蚀电流密度/ （μA·cm^-2）	加速因子	腐蚀电流密度/ （μA·cm^-2）	加速因子	腐蚀电流密度/ （μA·cm^-2）	加速因子
0.6	0.03	1.00	0.02	1.00	0.01	1.00
0.8	0.07	2.33	0.05	2.50	0.04	4.00
1.0	0.15	5.00	0.21	10.50	0.19	19.00