پديد آورنده :
رجبي، توحيد
عنوان :
اصلاح سطحي صفحات دوقطبي فولاد زنگ‌نزن آستنيتي به‌وسيله رسوب فيزيكي بخار نانو لايه‌هاي CrN/ZrN و CrN/CrAlN جهت كاربرد در محيط پيل سوختي پليمري
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
خوردگي و حفاظت از مواد
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
دوازده، 76ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
مسعود عطاپور، مهران نحوي
استاد مشاور :
حسن علم خواه
توصيفگر ها :
پوشش‌هاي چندلايه , پوشش‌هاي لايه‌نازك , پيل سوختي پليمري , رسوب فيزيكي بخار , صفحات دوقطبي , مقاومت تماسي
استاد داور :
كيوان رئيسي، عبدالمجيد اسلامي
تاريخ ورود اطلاعات :
1401/06/07
رشته تحصيلي :
مهندسي مواد و متالورژي
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1401/06/07
چكيده فارسي :
در اين پژوهش پوشش‌هاي چندلايه نانومتري CrN/CrAlN و CrN/ZrN به روش رسوب فيزيكي بخار بر زيرلايه ي فولاد زنگ‌نزن آستنيتي L316 جهت ساخت صفحات دوقطبي به‌منظور كاربرد در پيل سوختي پليمري اعمال شده است. مشخصه‌يابي دو پوشش با استفاده از پراش پرتو ايكس، ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميدان، ميكروسكوپ الكتروني روبشي، ميكروسكوپ نوري، زبري سنجي و زاوية تماس قطره ي آب انجام شد. به‌منظور بررسي رفتار الكتروشيميايي صفحات دوقطبي ساخته شده از پلاريزاسيون پتانسيوديناميك و طيف‌سنجي امپدانس الكتروشيميايي در محيط شبيه‌سازي شده ي كاتدي پيل سوختي پليمري (محلول حاوي 5/0 مولار سولفوريك اسيد در دماي 70 درجه ي سانتي‌گراد همراه با دمش گاز اكسيژن) استفاده شده است. همچنين مقاومت تماسي صفحات دوقطبي در محيط آزمايشگاهي قبل و بعد از آزمون پلاريزاسيون پتانسيواستاتيك در پتانسيل كاتدي پيل سوختي (V 644/0 نسبت به الكترود مرجع Ag/AgCl) اندازه‌گيري شده است. چگالي جريان خوردگي در پتانسيل كاتدي پيل سوختي براي نمونه‌هاي CrN/CrAlN و CrN/ZrN به ترتيب 76/0 و 16/0 ميكروآمپر بر سانتي‌متر مربع محاسبه شده است. همچنين مقاومت تماسي زيرلايه ي L316 با اعمال پوشش‌هاي CrN/CrAlN و CrN/ZrN پس از آزمون پلاريزاسيون پتانسيواستاتيك از مقدار 276 ميلي اهم بر سانتي‌متر مربع به ترتيب به مقادير 4/9 و 3/8 ميلي اهم بر سانتي‌متر مربع كاهش‌يافته است. رفتار خوردگي و مقاومت تماسي صفحات دوقطبي ساخته شده به‌واسطه ي اعمال پوشش‌هاي چندلايه ي نانومتري CrN/CrAlN و CrN/ZrN بر اساس اهداف تعيين شده توسط دپارتمان انرژي امريكا، جايگزين مناسبي براي صفحات دوقطبي گرافيتي بوده و جهت كاربرد در پيل‌هاي سوختي پليمري مناسب مي‌باشند.
چكيده انگليسي :
The nanometric CrN/CrAlN and CrN/ZrN multilayer coatings have been deposited on 316L austenitic stainless-steel substrate by physical vapor deposition (PVD) technology to manufacture bipolar plates (BPs) for polymer fuel cells application. The quality of both coatings was investigated using X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), scanning electron microscopy (SEM), optical microscopy (OM), roughness measurement, and water droplet contact angle. The potentiodynamic polarization (PDP) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) in the simulated polymer fuel cells cathodic condition (containing 0.5 M sulfuric acid at 70°C with oxygen gas purging) were conducted to study the electrochemical behavior of the prepared BPs. Also, the interfacial contact resistance (ICR) of BPs was measured before and after the potentiostatic polarization (PSP) test at the cathodic potential of the polymer fuel cells (0.644 V vs. Ag/AgCl). The corrosion current density of the CrN/CrAlN and CrN/ZrN samples at the cathodic potential of the polymer fuel cells was calculated to be 0.76 and 0.16 μA/cm2, respectively. Also, the ICR value of the 316L substrate was reduced from 276 to 9.4 and 8.3 mΩ cm-2 after the PSP test by applying CrN/CrAlN and CrN/ZrN coatings, respectively. The Corrosion behavior and ICR values of the modified BPs by applying CrN/CrAlN and CrN/ZrN nanometric multilayer coatings based on the U.S. Department of Energy targets are suitable alternatives for the Graphite BPs to be used in polymer fuel cells media.
استاد راهنما :
مسعود عطاپور، مهران نحوي
استاد مشاور :
حسن علم خواه
استاد داور :
كيوان رئيسي، عبدالمجيد اسلامي
