成果简介
双极板（BP）是质子交换膜燃料电池（PEMFC）的关键部件之一。在BP材料中，金属BP因其优异的综合性能而得到广泛使用。然而，BP与气体扩散层之间的界面接触电阻（ICR），以及金属BP在酸性操作条件下的腐蚀，降低了PEMFC的性能和稳定性。本文，北京大学刘忠范院士，彭海琳教授团队在《Adv Mater》期刊发表名为“Vertical Graphene-Reinforced Titanium Alloy Bipolar Plates in Fuel Cells”的论文，研究提出了一种利用等离子体增强化学气相沉积方法直接生长垂直石墨烯(VG)涂层来增强钛(Ti)合金BPs表面的方法。
在模拟的PEMFC运行环境中，与裸钛合金相比，VG涂层钛合金的腐蚀速率降低了1−2个数量级，ICR降低了100倍，导热系数提高了20%，水接触角增加了68.1°结果表明，VG的独特结构使得PEMFC具有良好的导电性和导热性，而高度疏水的VG涂层抑制了腐蚀性液体的渗透，并有助于水管理。这项研究为通过用于能源和催化剂应用的高性能电极的坚固和多功能的VG涂层来增强金属表面开辟了新的机会。
图文导读
图1。导电性、导热性、耐腐蚀性和疏水性增强的VG-TI合金示意图
图2。PECVD法在钛合金上直接生长VG
图3。VG涂层与钛合金基体之间的界面特征
图4。a）TI-VG合金界面导电性增强示意图b）Icr作为纯钛合金和VG-TI合金压实压力的函数。c）纯钛合金和VG-Ti合金的导热系数与温度的函数d，e）钛合金和VG钛合金的水CAS。（f）纯钛合金和VG-Ti合金in0的动电位极化曲线和（g）Bode图。室温下5 M H Soa和5 ppm HF溶液
图5。防腐性能图示。
小结
综上所述，本文展示了一种稳健而简便的方法，用于表面润滑油涂层VG的垂直定向结构，使VG涂层之间的导电性和导热性得以实现。VG涂层显示出良好的延展性，并且与增强耐腐蚀PEMFC环境的强相互作用。设计的PEMFC可作为导电保护涂层，以提高PEMFC的可穿透性。本研究为石墨烯在金属表面的生长提供了一种定向工程策略，有助于石墨烯的应用。
文献：https://doi.org/10.1002/adma.202110565
本文来自材料分析与应用，本文观点不代表石墨烯网立场，转载请联系原作者。
