Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad Rezaian,Mohammad Zhiani,Hossein Edris
احمد رضائیان (استاد راهنما) محمد ژیانی (استاد مشاور) حسین ادریس (استاد راهنما)
 
STUDENT
Farhad Madadi
فرهاد مددی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1391

TITLE

Performance evaluation of NiCr, NiCrBSi and NiCoCrAlY coatings on Aluminum bipolar plates in polymer exchange membrane fuel cell.
The effect of surface roughness on wettability of different coating materials on bipolar plates employed in proton exchange membrane fuel cells (PEMFC) was investigated in this study. Aluminum substrate was coated with three different materials (NiCr, NiCrBSi, and Co(Ni)CrAlY) using high velocity oxy fuel (HVOF) process. Surface topology and roughness were then evaluated using atomic force microscopy and roughness profilometer. Moreover, the contact angle (CA) of different coatings was measured both in as-sprayed condition and after grinding in order to investigate the influence of roughness on the surface hydrophobicity parameter. It was found that among the three coatings with hydrophobic nature, NiCrBSi and Co(Ni)CrAlY showed the highest (128?) and the lowest (106?) CAs, respectively, whereas the CA of the uncoated Aluminum was determined to be 84? showing the hydrophilic nature of the substrate. The surface roughness of NiCrBSi, Co(Ni)CrAlY and NiCr were Ra = 7.632 µm, Ra = 5.510 µm and Ra =5.974, respectively. It shows that NiCrBSi and Co(Ni)CrAlY exhibited the highest and lowest surface roughness. It was also found that for all coating materials, power-current curves of the single cells illustrated a rising trend in power with increasing relative humidity from 30% to 100%. Such behavior was found to be due to the hydrophobic property of the coated surfaces through the removal of the produced water. This in turn prevented water blocking and flooding known as fuel cell performance and durability weakness points.. Among the sprayed coating materials used in this study, NiCrBSi exhibited the highest hydrophobic property, and hence, the greatest cell performance.
اثر پوشش های آب گریز اعمال شده به روش پاشش حرارتی بر روی صفحات دوقطبی پیل های سوختی پلیمری و مطالعه تاثیر آن ها بر عملکرد پیل سوختی در این پژوهش مورد ارزیابی قرار گرفت. با استفاده از روش پاشش حرارتی، سه پوشش با ترکیب, NiCr، NiCrBSi و Co (Ni)CrAlY بر روی سطوح زیرلایه از جنس آلومینیوم خالص اعمال گردید. آزمون های مختلفی نظیر طیف نگار توزیع انرژی و مطالعه ساختار توسط پراش پرتو ایکس، مقاومت تماسی، ترشوندگی، مقاومت خوردگی شامل آزمون پلاریزاسیون تافل و طیف سنج امپدانس الکتروشیمیایی، زبری سنجی، بررسی مورفولوژی و توپوگرافی سطح، آزمون های پلاریزاسیون پیل سوختی و همچنین آزمون شبیه سازی پایداری پیل به جهت بررسی و ارزیابی عملکرد پوشش های صفحات دوقطبی نمونه هایی انجام شد. بررسی تاثیر سطوح آب گریز بر روی توان خروجی پیل در رطوبت های نسبی متفاوت و مقایسه آن با پیل سوختی استاندارد نیز صورت گرفت. مجموع نتایج حاصل نشان داد که پوشش NiCrBSi به جهت بیشترین تطابق با شرایط عملیاتی پیل سوختی، بهترین گزینه برای پوشش سطح صفحات دوقطبی می باشد.

تحت نظارت وف ایرانی