Powlekanie warstwą przewodzącej powłoki odpornej na korozję na powierzchni tytanu może skutecznie zapobiegać tworzeniu się filmu tlenkowego na powierzchni dwubiegunowej płyty tytanowej i spełniać wymagania dotyczące wydajności płyty elektrody.Oprócz odporności na korozję i doskonałej przewodności elektrycznej, powłoka musi również mieć dobrą siłę wiązania z podłożem.Jednocześnie, ponieważ temperatura PEMFC zmienia się od temperatury pokojowej do 80 °C, powłoka i materiał podłoża muszą mieć podobne współczynniki rozszerzalności cieplnej.Aby uniknąć rozwarstwienia i pękania powłoki podczas procesu zmiany temperatury, ochrona materiału zostanie utracona.
Powszechnie stosowane powłoki dzielą się głównie na 2 kategorie, a mianowicie powłoki na bazie metali (metale szlachetne, węgiel/azotek metalu) oraz powłoki na bazie węgla (grafit, polimery przewodzące, węgiel amorficzny itp.).
Parametry użytkowe bipolarnych płyt tytanowych z różnymi powłokami
Jako ważna część wodorowych ogniw paliwowych, płytki bipolarne odgrywają decydującą rolę w wydajności ogniwa, kosztach i trwałości.Dwie ważne kwestie, które obecnie ograniczają komercjalizację wodorowych ogniw paliwowych, to koszt i trwałość, a koszt płytek bipolarnych jest w pewnym stopniu determinowany przez materiał elektrody, przetwarzanie pola przepływowego i proces przygotowania powłoki elektrody.
Materiały kompozytowe na bazie grafitu i węgla nie mogą już spełniać wymagań stawianych wodorowym ogniwom paliwowym pod względem wydajności, a materiały metalowe stały się obecnie głównym materiałem do produkcji płyt bipolarnych do wodorowych ogniw paliwowych.Ponadto za wodorowymi ogniwami paliwowymi zawsze dążyła wysoka moc.Tytan i stopy tytanu w materiałach metalowych mają niską gęstość i wysoką wytrzymałość właściwą oraz mają doskonałą odporność na korozję w wodorowych ogniwach paliwowych, co może znacznie zmniejszyć wagę i objętość płyt bipolarnych.Moc właściwa masowo i objętościowo akumulatora ulega znacznej poprawie, a produkty korozji generowane przez tytan i stopy tytanu podczas długotrwałej eksploatacji są mniej toksyczne dla trybów wymiany protonów i katalizatorów, co sprzyja poprawie stabilności i trwałości pracy bateryjnej.
Powłoki metalo-węglowo-azotkowe i amorficzne wytworzone na powierzchni dwubiegunowych płyt tytanowych mają doskonałe właściwości kompleksowe i mają wysoką wartość badawczą i aplikacyjną.Powłoki te są jednak podatne na defekty, dlatego głównym celem obecnych badań jest poprawa zwartości powłoki, siły wiązania na bazie folii oraz przewodności powierzchniowej powłoki.Ponadto powłoka powinna mieć dobrą hydrofobowość, aby ułatwić odprowadzanie wody powstałej w wyniku reakcji.
Aby spełnić te wszechstronne właściwości, wyższe wymagania stawiane są projektowi strukturalnemu i składowi organizacyjnemu powłoki.Kompozytowa i nanostruktura struktury powłoki może w pewnym stopniu poprawić gęstość, odporność na korozję i przewodność elektryczną powłoki oraz zwiększyć stabilność użytkowania i niezawodność płyty tytanowej, co jest głównym kierunkiem przyszłego rozwoju.