ایجاد و بهبود پوشش های مقاوم به خوردگیcrn و cr3c7 بر روی صفحات دوقطبی پیل سوختی با غشاء پلیمری

تغییرات آب و هوایی ناشی از انتشار گازهای گلخانه ای، نظیر co2، nox و sox، نیاز به جایگزین کردن سوخت های فسیلی با فناوری هایی با آلوده کنندگی کمتر را مطرح کرده است. در این میان پیل سوختی با غشاء پلیمری به دلیل داشتن قابلیت تولید برق با توان بالا، قابلیت شروع به کار نسبتاً سریع، دمای کاری کم و انتشار کم گازهای گلخانه ای، در وسایل حمل و نقل، نظیر اتومبیل و اتوبوس، به کار گرفته شده است.یکی از اجزای مهم پیل سوختی با غشاء پلیمری، صفحات دوقطبی هستند. این صفحات وظایف مختلفی از جمله اتصال هر سل به سل مجاور را انجام می دهند. وظیفه ی دیگر این صفحات، توزیع گازهای واکنش دهنده و خارج کردن آب و حرارت تولید شده است. بنابراین مواد مورد استفاده برای ساخت صفحات دوقطبی باید پایداری شیمیایی مناسب، رسانندگی الکتریکی و حرارتی بالا، مقاومت تماسی کم با پشت بند،که از جنسcarbon paper یا carbon cloth است، استحکام مکانیکی خوب، نفوذپذیری کم در برابر گازها و قیمت مناسب در تولید انبوه داشته باشند.تا به حال مواد مختلفی برای ساخت صفحات دوقطبی مورد استفاده قرار گرفته است اما هیچ کدام تمام ویژگی های مورد نیاز را برآورده نکردند.در این پژوهش، پوشش های crn و cr3c7 به ترتیب توسط فرایندهای آبکاری کروم-نیتراسیون پلاسمایی وآبکاری کروم- کربوره کردن جامد بر روی فولاد زنگ نزن 316l ایجاد شد. سپس پوشش ها مورد فرایند ماسه پاشی و عملیات حرارتی در سه دمای 400، 500 وc° 800 قرار گرفتند. تمام آزمون های خوردگی در محلول اسیدسولفوریک با ph برابر 0/2 (همراه با ppm hf5 اضافه شده) در دمایc° 5±70 همراه با دمش هوا انجام شد. نتایج آزمون خوردگی پتانسیواستاتیک در شرایط شبیه سازی شده ی کاتدی پیل سوختی (پتانسیل mv (sce) 600) نشان داد که اعمال فرایند ماسه پاشی و عملیات حرارتی باعث کاهش چگالی جریان خوردگی پوشش ها می شود. کمترین چگالی جریان خوردگی برای پوشش crn و cr3c7 به ترتیب در دمای c°500 در زمان های 40 و 25 دقیقه به دست آمد. آزمون های خوردگی پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (eis) نتوانستند رفتار خوردگی پوشش ها را در آزمون پتانسیواستاتیک پیش بینی کنند. رفتار خوردگی تمام پوشش ها در آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیک به صورت رویین بود، که نشان دهنده ی ایجاد لایهی رویین و محیط اکسیدکننده است. در آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیک، پتانسیل شکست لایه ی رویین برای تمام پوشش ها بالاتر از mv (sce) 600 بود. لذا در آزمون خوردگی پتانسیواستاتیک (در پتانسیل mv (sce) 600) لایه ی رویین پایدار است. علت رفتار خوب خوردگی پوشش ها، به انحلال کم لایه ی رویین نسبت داده می شود. طبق نتایج آزمون eis محلول خورنده حتی پس از گذشت 500 ساعت از غوطه وری نمونه ها، به داخل پوشش نفوذ نکرده است. این مقاومت در برابر نفوذ، به کم بودن نواقص موجود در پوشش و لایه ی رویین و بسته شدن منافذ موجود در سطح، در اثر ایجاد لایه ی رویین، نسبت داده می شود.