[发明专利]一种质子交换膜燃料电池金属双极板涂层耐高低温性能评价方法

权利要求书

1.一种质子交换膜燃料电池金属双极板涂层耐高低温性能评价方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

(1)涂层样品的制备：将镀有涂层的样板，裁剪成需要的尺寸，使用乙醇或丙酮进行表面清洗；每一种涂层至少制备4～5个样品进行测试；

(2)涂层初始性能的测试：针对每一种涂层，选取2个涂层样品进行初始状态的耐腐蚀性能测试，包括恒电位和动电位测试；对剩余涂层样品进行初始状态的接触电阻、水接触角、微观形貌、元素组成和分布测试；

(3)涂层高低温循环实验工况的确定：根据燃料电池实际运行的工况，确定高低温循环实验的温度稳定点和温度稳定时间、湿度稳定点和湿度稳定时间、温度的变化速率以及高低温循环实验的循环次数或时间；

(4)涂层高低温循环实验：使用高低温试验箱，将未进行耐腐蚀性能测试的涂层样品进行标记后放入试验箱内，在步骤(3)确定的涂层高低温循环实验工况下进行高低温循环实验，当实验循环次数或时间到达设定值后自动停止实验，取出涂层样品，进行性能复测；

(5)涂层高低温循环实验后的性能复测：取进行涂层高低温循环实验后的其中2份涂层样品分别进行恒电位和动电位测试，其余的涂层样品进行接触电阻、水接触角、微观形貌、元素组成和分布测试，并将测试结果与步骤(2)中的初始性能测试结果进行对比，考察高低温循环变化对涂层的宏观及微观形貌和物理化学参数的影响；

(6)涂层耐高低温性能的判定：

1)通过对比涂层样品初始性能与循环实验后性能参数的变化程度，来判断涂层的耐高低温性能的好坏，性能参数变化越大，耐高低温性能越差，涂层稳定性越差，反之，性能参数变化越小，耐高低温性能越好，涂层稳定性越好；

2)根据需要，可以选择将进行1轮循环实验及接触电阻、水接触角、微观形貌、元素组成和分布复测的涂层样品放回高低温试验箱继续进行多轮循环实验，每轮实验后对涂层样品的接触电阻和水接触角进行复测，直到涂层样品的性能不再发生明显变化，即性能趋向于稳定，再参考步骤(2)进行性能复测；

可以通过同时对比高低温循环实验结束后涂层性能相对于初始性能的变化程度，及对比达到性能稳定时不同涂层所经历的高低温循环实验的循环次数或时间的多少，来判断涂层的耐高低温性能：涂层性能的变化程度越小，越快达到稳定，说明涂层的耐高低温变化性能越好，涂层越稳定；涂层性能的变化程度越大，越慢达到稳定，说明涂层的耐高低温变化性能越差，涂层稳定性差。

2.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池金属双极板涂层耐高低温性能评价方法，其特征在于，步骤(1)中所述涂层包括：碳基涂层：石墨涂层、导电聚合物涂层和无定型碳涂层；金属基涂层：贵金属涂层、金属碳化物涂层、金属氮化物涂层和金属氧化物涂层；以及Ni-Co-P和Ni-Cu-P。

3.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池金属双极板涂层耐高低温性能评价方法，其特征在于，步骤(1)中：所述涂层样品为平板样品或者带有流场结构的双极板或单极板样品；涂层样品的尺寸为5x5 cm、6x6 cm或10x10 cm；表面清洗的方式为：使用棉球浸渍清洗液，对涂层样品表面进行反复擦拭，烘干备用；或者，直接使用烧杯，将涂层样品浸没在清洗液中，进行超声清洗，时间为5～30min，然后烘干备用。

4.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池金属双极板涂层耐高低温性能评价方法，其特征在于，恒电位和动电位测试条件为：pH＝3(H₂SO₄+0.1ppm HF)的电解质溶液，温度恒定在80℃，测试过程中持续向电解质溶液里通入饱和的空气；恒电位测试的电位设置值为0.6～2.0V(vs.SHE)之间的任意数值，测试时间为5～24h；动电位测试的电位区间为-1～2V(vs.SHE)之间任意满足腐蚀电流测试的电位区间，扫速为1mV/s。

5.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池金属双极板涂层耐高低温性能评价方法，其特征在于，接触电阻采用接触电阻测试仪进行测试，测试压力范围为0～2.0Mpa，可以选择一个压力区间进行测试，得到接触电阻线性曲线，也可以固定某个或某几个压力测试点，进行对比；

温度稳定点和温度稳定时间、湿度稳定点和湿度稳定时间、温度的变化速率以及高低温循环实验的循环次数或时间。