在模拟的PEMEC环境中揭示Ti多孔输送层上的Pt涂层的故障机制
Li Jing1,2, Jiakui Wu2,3, Lin Li2
1International Research Center for Renewable Energy & State Key Laboratory of Multiphase Flow in Power Engineering, Xi'an Jiaotong University, Xi'an, Shaanxi 710049, China.
ACS applied materials & interfaces
|August 25, 2025
概括
(Pt) 涂层保护质子交换膜电解器中的 (Ti) 基板. 涂层故障与Ti接口的氧气扩散和压力积累有关,影响电解剂的耐用性.
科学领域:
- 材料科学
- 电化学
- 化学工程
背景情况:
- 涂层对于保护质子交换膜 (PEM) 电解剂中的基材至关重要.
- 了解Pt涂层失效机制对于改善电解器寿命至关重要.
- 目前的研究还不清楚Pt涂层降解的根本原因.
研究的目的:
- 系统地研究磁铁喷射Pt涂层在Ti基板上的故障过程.
- 在模拟的PEM电解器条件下阐明氧气在涂层降解中的作用.
- 将涂层厚度与故障时间和性能下降相关联.
主要方法:
- 在Ti基板上制备不同厚度 (例如6nm) 的磁铁喷射Pt涂层.
- 在PEM电解器中模拟阳极运行条件的现场电化学试验.
- 对涂层破损的进展,接口接触阻力和元素扩散 (氧气) 的分析.
主要成果:
- 涂层失效时间与Pt涂层厚度成正比.
- 在24小时运行后,Pt涂层 (~6nm) 开始失效.
- 与裸体Ti (28.39 mΩ cm2) 相比,接口接触电阻显著增加 (48小时后220.61 mΩ cm2).
- 从表面到基板接口的氧气扩散和随后的压力积累被确定为关键故障驱动因素.
结论:
- 在Pt-Ti接口上的氧气积累是涂层分层的主要原因.
- 涂层厚度是影响PEM电解器耐用性的关键因素.
- 了解这种故障机制将为高效气生产提供更强大的涂层.
