رسوب‌دهي الكتريكي پوشش نيكل- موليبدن بر فولاد زنگ‌نزن جهت استفاده به‌عنوان صفحات دوقطبي پيل سوختي پليمري

Electroplating of Ni-Mo Coating on Stainless Steel for Application in Proton Exchange Membrane Fuel Cell Bipolar Plate

صفحات دوقطبي فولاد زنگ‌نزن گزينه‌اي مناسب جهت به كارگيري در پيل سوختي پليمري هستند، ليكن با توجه به دماي كاري 80 درجه سانتي‌گراد و محيط اسيدي و خورنده پيل سوختي پليمري، براي افزايش پايداري و عمر مفيد صفحات دوقطبي فلزي نياز است تا سطح آنها با اعمال پوشش‌هاي هادي الكتريسيته و مقاوم به خوردگي محافظت شود. در اين پژوهش، با اعمال پوشش‌هايNi–Mo و Ni–Mo–P به روش رسوب‌دهي الكتريكي بر صفحه دوقطبي فولاد زنگ‌نزن L‌316، مقاومت به خوردگي بهبود و تشكيل لايه‌هاي اكسيدي روي سطح زيرلايه كه عامل افزايش مقاومت الكتريكي است، كاهش يافته و عملكرد صفحات دوقطبي پيل بهبود يافت. بررسي‌هاي انجام شده شامل مطالعات ريزساختاري و فازي براي بررسي تركيب پوشش‌هاي اعمالي، آزمون ولتامتري سيكلي جهت بررسي رفتار الكتروشيميايي، آزمون ترشوندگي سطح پوشش‌ها جهت تعيين ميزان آبگريزي، آزمون مقاومت تماسي براي تعيين مقاومت الكتريكي پوشش و آزمون پلاريزاسيون پيل سوختي جهت بررسي عملكرد صفحات دوقطبي در شرايط كاري در يك سلول پيل سوختي است. درنهايت نتايج نشان دادند كه پوشش‌هاي فوق به‌طور مؤثري خوردگي و مقاومت الكتريكي تماسي فولاد زنگ‌نزن را كاهش دادند.

Stainless steel bipolar plates are preferred choice for use in Proton Exchange Membrane Fuel Cells (PEMFCs). However, regarding the working temperature of 80 °C and corrosive and acidic environment of PEMFC, it is necessary to apply conductive protective coatings resistant to corrosion on metallic bipolar plate surfaces to enhance its chemical stability and performance. In the present study, by applying Ni-Mo and Ni-Mo-P alloy coatings via electroplating technique, corrosion resistance was improved, oxid layers formation on substrates which led to increased electrical conductivity of the surface was reduced and consequently bipolar plates fuction was enhanced. Evaluation tests included microstructural and phase characterizations for evaluating coating components; cyclic voltammetry test for electrochemical behavior investigations; wettability test for measuring hydrophobicity characterizations of the coatings surfaces; interfacial contact resistance measurements of the coatings for evaluating the composition of applied coatings; and polarization tests of fuel cells for evaluating bipolar plates function in working conditions. Finally, the results showed that the above-mentioned coatings considerably decreased the corrosion and electrical resistance of the stainless steel.