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度

文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時間：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，兼具良好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱優(yōu)點，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、不會產(chǎn)生熱變形的優(yōu)勢，同時也符合燃料電池一體化封裝降低成本以及縮短裝配時間的要求，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，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度

等離子表面處理對超薄不銹鋼極板的膠粘強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濕性能，同時多種活性離子的撞擊會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度改善接頭的失效模式。