Carbon：石墨烯在质子交换膜燃料电池中的一个应用

作为汽车、计算机、家用和户外电动工具的动力源，质子交换膜燃料电池（PEMFC）得到了广泛应用。PEMFC将空气的化学能转化为电能并产生水，与其他燃料电池类型相比，因为具有重量轻及工作温度低的优点，得到了越来越多的关注。用于PEMFC的典型双极板通常由钛、铂、铬、石墨和石墨复合材料制成。这些材料的使用通常受到成本高或者机械性能差（比如石墨的脆性）限制。

近日，澳大利亚莫纳什大学的Raman, R. K. Singh等人针对质子交换膜燃料电池（PEMFC）环境中金属双极板的降解/腐蚀问题，通过利用化学气相沉积技术将多层石墨烯涂层沉积在镍和商业Ni-Cu合金上，然后在模拟PEMFC环境（0.5M的H ₂ SO ₄溶液）中进行时间依赖性电化学测试，证明石墨烯涂层在PEMFC环境中除了能够保证基本标准性能（如高导电性）外，还具有具有优异的耐腐蚀性。相关研究结果以“Durable degradation resistance of graphene coated nickel andMonel-400 as bi-polar plates for proton exchange membrane fuel cell”为题，发表在《Carbon》上。

在模拟PEMFC环境（0.5M的H ₂ SO ₄溶液）中进行的时间依赖性电化学测试结果显示，金属基材的耐腐蚀性提高了两个数量级，并且其保持了750小时的测试时间。石墨烯涂覆的Ni的耐腐蚀性明显优于石墨烯涂覆的Monel 400（在该研究中研究）或石墨烯涂覆的Cu（在早期研究中报道）。正如腐蚀后扫描电子显微镜所示，在长时间暴露于腐蚀性H₂SO₄溶液中后，Ni和Monel 400上的石墨烯涂层基本保持完整。由于镍具有沉积多层石墨烯的能力而沉积的石墨烯涂层，使镍和镍-铜合金的耐久耐腐蚀性得到了提升（然而，镍-铜合金在沉积均匀的多层石墨烯方面效率较低）。

DOI: 10.1016/j.carbon.2019.05.071

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