一種燃料電池雙極板用鈦帶材的加工工藝研究

供稿|張少輝，母果路，楊永福，李長亮，盧金武

內(nèi)容導(dǎo)讀

鈦應(yīng)用于燃料電池雙極板具有諸多優(yōu)點。通過對雙極板用鈦帶冷軋工藝的研究，以及不同熱處理條件下的力學(xué)性能，特別是延伸率，杯突等數(shù)據(jù)的檢測，進一步對其微觀組織進行了驗證分析，成功制備出一種滿足要求的厚0.12 mm、寬240 mm 的TA1 帶材，獲得了一種較為成熟制備雙極板用鈦帶材的生產(chǎn)工藝。

雙極板又稱集流板，是目前燃料電池的重要部件之一。其主要作用是提供氣體流道，防止電池氣室中的氫氣與氧氣串通，并在串聯(lián)的陰陽兩極之間建立電流通路[1?2]。現(xiàn)流行的雙極板材料主要有金屬、石墨及復(fù)合材料3 種，其中金屬雙極板材料主要有不銹鋼、鋁、鈦及鈦合金幾種，鈦金屬因其具有密度小、比強度高、耐蝕性強等優(yōu)異特性具有很廣的應(yīng)用領(lǐng)域[3]。

目前已有研究表明：從重量、強度及涂層后的電阻率、耐蝕性等綜合性能比較，相比不銹鋼和鋁，鈦更適合作為燃料電池雙極板的基體材料[4]。

實驗材料與方法

實驗采用普通TA1 冷軋鈦帶，規(guī)格：0.55 mm×260 mm，采用兩軋程軋制。第一軋程在二十輥冷軋機上軋至0.25 mm 厚，軋后在氬氣作為保護氣氛的連續(xù)退火爐中，在680 °C 下以4 m/min 速度進行中間退火，退火后再進行第二軋程，軋至0.12 mm厚，切邊后成品寬度為240 mm。然后取樣，分別在700、725、750、780 °C 溫度下，以4 m/min 進行熱處理實驗，并制備金相組織照片。實驗所用鈦帶主要化學(xué)成分見表1。

表1 實驗用鈦帶主要化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） %

鐵、氧元素在鈦材中作為雜質(zhì)元素，會產(chǎn)生晶格畸變，增高鈦材強度，使鈦材軋制抗力較大，因此極薄鈦材的軋制選取低鐵、低氧的母卷鈦材生產(chǎn)。……