金属バイポーラプレートの表面コーティングの種類と準備方法

水素燃料電池の使用環境は酸性であるため、支持骨格としてのバイポーラプレートは優れた耐食性を備えている必要があります。酸素に富む条件下でバイポーラプレートが不動態化して接触抵抗が増加するのを防ぎ、使用環境媒体金属の腐食を防ぐ必要があります。

通常、バッテリー部品の腐食問題を解決するために、金属バイポーラプレートの表面は耐腐食コーティングでコーティングされています。その種類には、金属および合金コーティング、金属化合物コーティング、金属炭化物コーティング、金属窒化物コーティング、非金属コーティングなどがあります。層など、一部のコーティングは表面の耐腐食性能を向上させるだけでなく、表面の導電性などの特性を確保することもできます。

ステンレス鋼またはTi合金のバッテリーバイポーラプレートの表面は、通常、Ni-WPまたはNi-Cu-P合金層で電気メッキされています。また、緻密なNi-Cu層で電気メッキすることもできます。その熱安定性、導電性、耐腐食性はTiNメッキよりも優れています。電気メッキプロセスを使用する場合、ステンレス鋼とチタン合金の基板としっかりと結合した防食コーティングを得るために、事前メッキまたは衝撃メッキ処理が必要です。

316L ステンレス鋼バイポーラプレートの表面は、マグネトロンスパッタリングによって TiN、CrN、TiCrN コーティングでコーティングすることができ、低い表面接触抵抗と良好な導電性を維持しながら耐腐食性を向上させることができます。

金属バイポーラプレートの陽極側の表面に黒ニッケルまたは無電解ニッケル - リン合金めっきを電気めっきすることも良い方法です。低応力の無電解ニッケルめっきプロセスと高リン含有量の無電解ニッケルめっきプロセスを選択する必要があります。得られたニッケルめっき層は結合強度があり、耐腐食性と導電性が両方とも良好です。

ニッケルメッキ工程のパラメータを調整することで、ニッケルメッキ層の表面に一定の疎水性を生じさせることもできます。これにより、バッテリーは動作中に電解液に濡れにくくなり、バッテリー内の電解液の損失を回避できます。

金属バイポーラプレートの柔軟な「ウェットシール」設計は、ステンレス鋼バイポーラプレートの炭素腐食を引き起こす可能性があります。したがって、このようなステンレス鋼バイポーラプレートのフレームに「アルミニウム化」保護処理を施すことが非常に重要です。

チタン合金金属バイポーラプレートの場合、プラズマ窒化などの技術を使用して表面を改質し、耐食性を向上させることができます。また、窒化の前後に必要な研磨処理が行われます。その目的は、表面を滑らかで明るくすることで、窒化層の耐食性を向上させることです。