Η επίστρωση ενός στρώματος αγώγιμου και ανθεκτικού στη διάβρωση επίστρωσης στην επιφάνεια του τιτανίου μπορεί να αποφύγει αποτελεσματικά το σχηματισμό μεμβράνης οξειδίου στην επιφάνεια της διπολικής πλάκας τιτανίου και να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις απόδοσης της πλάκας. Εκτός από την αντίσταση στη διάβρωση και την εξαιρετική ηλεκτρική αγωγιμότητα, η επίστρωση χρειάζεται επίσης καλή αντοχή συγκόλλησης με τη μήτρα. Ταυτόχρονα, επειδή η θερμοκρασία του PEMFC θα αλλάξει σε θερμοκρασία δωματίου και γύρω στους 80 C, είναι απαραίτητο η επικάλυψη και το υλικό μήτρας να έχουν παρόμοιους συντελεστές θερμικής διαστολής για να αποφευχθεί η αποκόλληση και οι ρωγμές στη διαδικασία αλλαγής θερμοκρασίας, χάνοντας έτσι την προστασία του υλικού.
Οι επιστρώσεις που χρησιμοποιούνται συνήθως ταξινομούνται σε δύο κατηγορίες: επικαλύψεις με βάση μέταλλα (ευγενή μέταλλα, μέταλλο-άνθρακα/νιτρίδιο) και επιστρώσεις με βάση τον άνθρακα (γραφίτης, αγώγιμα πολυμερή, άμορφος άνθρακας κ.λπ.).
Παράμετροι απόδοσης διαφορετικών επικαλυμμένων διπολικών πλακών τιτανίου
Ως σημαντικό μέρος της κυψέλης καυσίμου υδρογόνου, η διπολική πλάκα παίζει καθοριστικό ρόλο στην απόδοση, το κόστος και την ανθεκτικότητα της κυψέλης. Το κόστος και η ανθεκτικότητα είναι δύο σημαντικά ζητήματα που περιορίζουν την εμπορευματοποίηση κυψελών καυσίμου υδρογόνου. Το κόστος των διπολικών πλακών εξαρτάται σε κάποιο βαθμό από το υλικό των πλακών, την επεξεργασία πεδίου ροής και τη διαδικασία προετοιμασίας της επίστρωσης πλακών.
Τα σύνθετα υλικά γραφίτη και μήτρας άνθρακα δεν μπορούν πλέον να ικανοποιήσουν τις απαιτήσεις απόδοσης της κυψέλης καυσίμου υδρογόνου. Τα μεταλλικά υλικά έχουν γίνει τα κύρια υλικά για τις διπολικές πλάκες της κυψέλης καυσίμου υδρογόνου. Επιπλέον, η υψηλή ισχύς ήταν πάντα ο στόχος των κυψελών καυσίμου υδρογόνου. τιτανίου και κράματα τιτανίου σε μεταλλικά υλικά έχουν χαμηλή πυκνότητα και υψηλή ειδική αντοχή. Έχουν εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση στις κυψέλες καυσίμου υδρογόνου και μπορούν να μειώσουν σημαντικά το βάρος και τον όγκο των διπολικών πλακών, γεγονός που βελτιώνει σημαντικά την ειδική ισχύ μάζας και όγκου της μπαταρίας. Επιπλέον, τα προϊόντα διάβρωσης που παράγονται από τιτάνιο και κράματα τιτανίου κατά τη μακροχρόνια λειτουργία σέρβις είναι λιγότερο τοξικά για τη λειτουργία ανταλλαγής πρωτονίων και τους καταλύτες, γεγονός που συμβάλλει στη βελτίωση της σταθερότητας και της ανθεκτικότητας της λειτουργίας της μπαταρίας.
Οι επικαλύψεις μετάλλου άνθρακα/νιτριδίου και άμορφου άνθρακα που παρασκευάζονται στην επιφάνεια διπολικών πλακών τιτανίου έχουν ανώτερες περιεκτικές ιδιότητες και έχουν υψηλή αξία έρευνας και εφαρμογής. Ωστόσο, αυτές οι επικαλύψεις είναι επιρρεπείς σε ελαττώματα οπής καρφίτσας. Ως εκ τούτου, οι κύριοι στόχοι της τρέχουσας έρευνας είναι να βελτιώσουν τη συμπαγή επικάλυψη, την αντοχή συγκόλλησης της μήτρας μεμβράνης και την επιφανειακή αγωγιμότητα των επικαλύψεων. Επιπλέον, η επικάλυψη θα πρέπει να είναι υδρόφοβη για να διευκολύνει την εκκένωση του νερού που δημιουργείται από την αντίδραση.
Για να ικανοποιηθούν αυτές οι ολοκληρωμένες ιδιότητες, προβάλλονται υψηλότερες απαιτήσεις για τον δομικό σχεδιασμό και τη σύνθεση της επίστρωσης. Η σύνθετη και η νανοδομή της επίστρωσης μπορεί να βελτιώσει τη συμπαγή, την αντοχή στη διάβρωση και την αγωγιμότητα της επίστρωσης σε κάποιο βαθμό και να ενισχύσει τη σταθερότητα και την αξιοπιστία της πλάκας τιτανίου, η οποία είναι η κύρια κατεύθυνση ανάπτυξης στο μέλλον.
