بررسی خواص خوردگی و مقاومت تماسی صفحات جمع‌کننده جریان با پوشش سه‌لایه TiN/TiN-TiCN/TiN جهت استفاده در پیل‌های سوختی غشای تبادل پروتون

صدیقی, مجید; برزگری, محمدمهدی; قدیمی, مجتبی

doi:10.22034/amnc.2024.456026.1265

بررسی خواص خوردگی و مقاومت تماسی صفحات جمع‌کننده جریان با پوشش سه‌لایه TiN/TiN-TiCN/TiN جهت استفاده در پیل‌های سوختی غشای تبادل پروتون

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

مجید صدیقی ¹

محمدمهدی برزگری ¹

مجتبی قدیمی ²

¹ استادیار، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، پژوهشکده علوم و فناوری شمال، ایران

² دکتری، آزمایشگاه تحقیقاتی فناوری پیل‌سوختی، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، فریدونکنار، ایران

10.22034/amnc.2024.456026.1265

چکیده

مس و فولاد زنگ نزن آستنیتی با توجه به خواص مورد نظر می‌توانند گزینه‌های مناسبی برای جنس صفحات جمع کننده جریان در پیل‌های سوختی باشند. پوشش‌های مختلفی جهت افزایش مقاومت به خوردگی و کاهش مقاومت تماسی در صفحات جمع کننده جریان پیل سوختی غشای تبادل پروتون مورد استفاده قرار می‌گیرد‌. در این پژوهش، صفحات جمع کننده جریان با پوشش سه‌لایه TiN/TiN-TiCN/TiN بر روی زیرلایه مس و فولاد زنگ نزن با ضخامت‌های مختلف توسعه داده شد و مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت تماسی و خواص سطحی آن با پوشش طلا مورد مقایسه قرار گرفت. مقاومت به خوردگی پوشش‌های اعمال شده با استفاده از آزمون تافل بررسی گردید. به منظور بررسی مقاومت تماسی نمونه‌های پوشش داده‌شده و بدون پوشش، از آزمون مقاومت تماسی سطحی (ICR) استفاده شد. مورفولوژی سطح نمونه‌ها نیز با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست‌آمده نشان داد که پوشش سه‌لایه TiN/TiN-TiCN/TiN روی سطح فولاد زنگ‌نزن باعث افزایش مقاومت به خوردگی از چگالی جریان خوردگی 28/5 به 27/0 میکروآمپر بر سانتیمتر مربع می‌شود. آزمون ICR نشان داد که مقاومت تماسی پوشش سه‌لایه TiN/TiN-TiCN/TiN در فشار تماسی 4/1 مگاپاسکال برابر 26/27 میلی‌اهم سانتیمتر مربع بوده که به مراتب کمتر از فولاد بدون پوشش به میزان 35/52 میلی‌اهم سانتیمتر مربع است. بنابراین این نوع پوشش به‌دلیل میزان بالای مقاومت به خوردگی و پایین بودن مقاومت به تماسی جهت کاربری پیل سوختی گزینه مناسبی خواهد بود.

کلیدواژه‌ها

پیل سوختی غشای تبادل پروتون

پوشش‌دهی

اسپاترینگ

خوردگی

مقاومت تماسی

موضوعات