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摘要
质子交换膜燃料电池（Proton exchange membrane fuel cell，PEMFC）作为第五代燃料电池，是最具发展前景的新能源电池，其中双极板做为PEMFC的核心元件，不仅能将单一电池链接起来形成电池堆，起到支撑作用，还具有提供气体流道、隔绝阴阳极两端等作用，对燃料电池工作性能、寿命起到关键作用。其中铝合金作为一种具有良好导电性能、成本低、轻质的材料，在PEMFC双极板材料方面应用潜力巨大。但铝合金双极板耐腐性不佳，在PEMFC工作环境下极易被腐蚀，且其表面生成的钝化膜，增大了电池的接触电阻，从而对电池性能和寿命产生不利影响，而通过铝合金表面改性是解决该问题的主流方法。本文首先概述了PEMFC原理、双极板材料类型及内部环境，然后阐述了PEMFC中铝合金双极板的服役问题，并对近年来铝合金双极板的表面改性进行分类。重点概括了铝合金表面金属及其化合物涂层(贵金属、金属氮/碳化物、镍磷金属涂层)与非金属涂层(碳基涂层、高分子聚合物涂层)的结构设计、成分优化、服役性能特点。分析结果表明，选用低成本、具有良好耐蚀性和导电性的金属惨杂的无定型碳、金属碳/氮化物涂层，能降低双极板生产成本，提高双极板工作性能，并对涂层设计出多层复合涂层，能打断涂层中的细长针孔缺陷，提高涂层的完整性和致密性。在铝合金表面进行改性研究，以提高其耐蚀性、导电性及服役稳定性，对推动铝合金双极板在PEMFC电堆中的应用至关重要。
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单位四川轻化工大学
