[发明专利]一种用于钛基材料双极板的加速腐蚀方法

说明书

一种用于钛基材料双极板的加速腐蚀方法，本发明为了克服现有钛及钛合金双极板难以短时间评价耐蚀性能的问题。加速腐蚀方法：将钛双极板置于电解质溶液中，电解质溶液为0.0005mol/L的H₂SO₄+0.1ppmHF或者0.3mol/L的H₂SO₄+2ppmHF，采用三电极体系进行脉冲极化，钛双极板作为工作电极，脉冲极化的高电位为1.2V，低电位为0.6V，控制脉冲极化时间，完成对钛和钛合金双极板的加速腐蚀。本发明通过选择电池启动时突增的高电位1.2V与稳定工作时的低电位0.6V之间的重复电位脉冲极化，可实现比同等高电位1.2V恒电位极化更大程度的腐蚀，从而快速判断钛及钛合金双极板的耐蚀性能。

技术领域

本发明属于新能源汽车用质子交换膜燃料电池领域，具体涉及钛及钛合金双极板的加速腐蚀测试方法。

背景技术

目前质子交换膜燃料电池汽车正进入大规模商业化导入阶段，随着人们对环境污染问题的重视程度的加深，燃料电池汽车得到政府的大力支持。为了响应国家战略需求，保护生态环境，质子交换燃料电池的研究是刻不容缓的。双极板作为质子交换燃料电池中十分重要的部分，其性能严重影响着电池的使用寿命。相比于其他金属，Ti的密度为4.51g/cm³，比镍、铜、钢低，但其比强度却高于高强合金钢和铝合金，具有良好的力学性能和机械性能，且具有较好的耐蚀性能。因此，钛及钛合金已被研究用来作为质子交换膜燃料电池双极板，双极板的使用寿命评价需要恒电位极化达到5000h以上，时间成本和设备的要求都是极高的，严重阻碍了双极板的研发效率，因此亟需一种有效的双极板加速腐蚀测试方法，在短时间内评价出双极板的耐蚀性能，缩短双极板的研发周期。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有钛及钛合金双极板难以短时间评价耐蚀性能的问题，而提供一种用于钛基双极板的加速腐蚀测试方法。

本发明用于钛基材料双极板的加速腐蚀方法按照以下步骤实现：

将钛双极板置于电解质溶液中，电解质溶液为0.0005mol/L的H₂SO₄+0.1ppmHF或者0.3mol/L的H₂SO₄+2ppmHF，电解质溶液的温度为70℃～90℃，采用三电极体系进行脉冲极化，钛双极板作为工作电极，脉冲极化的高电位为1.2V，低电位为0.6V，控制脉冲极化时间，完成对钛和钛合金双极板的加速腐蚀。

本发明通过模拟燃料电池启停时的电位突增进行高电位1.2V和低电位0.6V稳定运行的重复电位脉冲极化，相比同样时间的高电位下恒电位极化来说，对钛及钛合金双极板腐蚀程度更大，目前双极板常用的耐腐蚀测试方法通常包括动电位极化法和工作电位(0.6V/-0.1V)以及高电位(1.2V)下的恒电位极化，通过脉冲极化能够加快腐蚀速度，更快地判断双极板的耐蚀性。

本发明通过选择电池启动时突增的高电位1.2V与稳定工作时的低电位0.6V之间的重复电位脉冲极化，可实现比同等高电位1.2V恒电位极化更大程度的腐蚀，电位相当或者更更低的情况下，脉冲极化比恒电位极化的腐蚀电流密度高出将近两个数量级，可快速判断钛及钛合金双极板的耐蚀性能，大大节约了时间成本。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：操作简便，能够缩短钛及钛合金双极板的耐蚀性能的测试时间，节约时间成本。

附图说明

图1是本发明重复电位脉冲极化加速腐蚀测试电位加载示意图；

图2是实施例中TC4在0.3mol/LH₂SO₄+2ppmHF，80℃环境中1.2V恒电位极化和1.2V-0.6V脉冲极化2h的I-t曲线图，其中“∣”表示脉冲极化t₁＝5s，乘号“×”表示脉冲极化t₁＝30s，竖线“－”表示脉冲极化t₁＝60s，加号“+”表示恒电位极化；