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(2)雙極板規格特性要求4.2-2石墨雙極板由於石墨備製而成的石墨雙極板,屬於多孔性結構,會造成燃料從雙極板擴散而浪費,因此現行雙極板均有添加其他材料製備而成Lawarnce等人在1980申請專利,利用約20%聚氟乙烯混合石墨製造雙極板Buicketal.在1998年曾發表,利用乙烯基樹脂混合石墨製備雙極板Besmannetal.在2000年發表,利用化學滲透法(CVI),將碳纖維植入石墨板表面,強化表面層的氣密度4.2-3替代性材料及改質技術(1-1)金屬雙極板發展中的金屬替代材料很多種,大致可歸納為不鏽鋼材料,鈦合金,鋁金屬,等種類。下面將簡單介紹其特性:鋁合金(1)鋁在標準電動勢表中為非常活性金屬(2)與空氣作用,形成鈍化膜(3)被動膜在酸或鹼中會遭受破壞(4)1000系列含不同合金,可提高抗蝕性(5)2000系列為鋁-鋼雙相合金,抗腐蝕差(6)3000系列為鍛造含錳,抗蝕性好(7)5000系列為鋁鎂單一相合金不鏽鋼由於不鏽鋼表面含豐富的Cr/Ni/Mo等金屬,其表面的氧化膜在燃料電池中可以保護不受腐蝕。最好的不鏽鋼材料,其Cr/Ni/Mo的含量百分比至少為16%/20%/3%,每一種含量金屬各有其功能(1)Cr:在表面可形成CrO2,保護不鏽鋼(2)Mo:可增加鈍化膜Cr含量(3)Ni:具有穩定鈍化膜作用(1-2)金屬雙極板與表面改質電鍍:利用氧化還原反應,將抗蝕性良好的貴重金屬,如金、銀電鍍在金屬基材上。(1999年Woodmanetal.提出)物理蒸鍍(PVD):由於電鍍的方式,因為熱膨脹係數(CTE)不同的關係,會造成表面度呈剝落現象嚴重,PVD可改善此問題,1997年YangLietal.提出此種方式改善,將TiN鍍於鋁合金表面電化學加工:可提升不鏽鋼表面Cr/Ni的含量,使的Cr氧化物形成更縝密,以提升抗蝕性(2)複合材料雙極板方案一熱塑性材料(例如聚乙烯(polyethylene)聚乙烯-氟化物(PVDF))混合石墨粉或碳纖維製備需要冷卻處理,導致處理時間較長方案二熱固性材料(例如phenolics,epoxies,polyestersetc.)混合石墨粉製備而成無須冷卻,處理時間較短,但機械性質較差,所以需另外進行熱處理(3)多層複合型雙極板方案一(1)以薄金屬做分隔板(如不鏽鋼、鈦板)(2)以導電聚合物或複合材料做流場方案二(1)以金屬板做分隔板(2)外圍以導電聚合物包覆(3)將gasket以及墊圈一做在一起,減少組莊流程4.2-4材料實驗量測針對之前所述幾個重點及相關研究工作,基本雙極板材料特性實驗歸納如下:(1)腐蝕測試:恆電位儀實驗(2)熱衝擊實驗:確保表面改質層的穩定(3)導電電性量測實驗:利用四點式量測量測體積阻抗(4)機械性質量測:抗彎強度和拉伸實驗量測(5)氣密性量測:腐蝕測試如圖,由量測所繪製的極化曲線圖中,上半部是相對於陽極極化曲線,下半部則相對於陰極極化曲線,利用塔弗法求得Icorr熱衝擊循環實驗導電電性測試