1研究背景

質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFCs）作為一種高效、清潔的能源轉(zhuǎn)換裝置，在可持續(xù)能源領(lǐng)域中占據(jù)著重要的地位。在PEMFCs的結(jié)構(gòu)中，雙極板（BPs）是核心組件之一，它們不僅需要具有良好的導(dǎo)電性，還要具備優(yōu)異的耐蝕性以保證電池的長期穩(wěn)定運行。不銹鋼因其機械性能優(yōu)越、耐蝕性好和成本效益高而成為制造雙極板的流行材料。然而，金屬雙極板的表面在陽極和陰極工作環(huán)境下容易受到腐蝕和氧化，這會降低PEMFCs的整體效率和使用壽命。因此，開發(fā)具有強耐蝕性的導(dǎo)電涂層是提升PEMFCs性能和壽命的有效途徑。目前，已經(jīng)開發(fā)了多種涂層來增強雙極板的電導(dǎo)率和耐蝕性，包括貴金屬涂層、碳基涂層、金屬氮化物涂層和金屬碳化物涂層。盡管這些涂層展現(xiàn)出了一定的效果，但它們在長期使用后可能會導(dǎo)致界面接觸電阻（ICR）增加，從而影響金屬雙極板的適用性。Mn+1AXn（MAX）相作為一種新型陶瓷材料，結(jié)合了金屬的電導(dǎo)性和陶瓷的耐蝕性，其熱力學(xué)穩(wěn)定的納米層狀結(jié)構(gòu)不僅減少了脆性，還增強了可加工性。作為MAX相的一員，Cr₂AlC因其卓越的耐蝕性和電導(dǎo)性，以及優(yōu)秀的高溫性能，包括抗氧化和抗熱腐蝕性能，受到了廣泛關(guān)注。此外，Cr₂AlC的熱膨脹系數(shù)與304不銹鋼相近，有利于涂層與基底之間的良好附著。