Investigation of Cr2SiC Ceramic MAX Phase Coated Metallic Bipolar Plates in Ex-situ Conditions for Proton Exchange Membrane Fuel Cells
Notice bibliographique
Résumé
Essential for compact and lightweight proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) stacks, metallic bipolar plates (MBPs) suffer from durability and conductivity issues due to surface corrosion and passivation. This study conducts ex-situ characterization of Cr 2 SiC ceramic MAX phase coatings on stainless steel (SS) 316 L substrates to evaluate their suitability for MBP application. The investigation encompasses coating structure, surface morphology, corrosion resistance, surface wettability, in-plane electrical conductivity, and interfacial contact resistance. X-ray diffraction and X-ray photoelectron spectroscopy confirm the presence of Cr 2 SiC coatings on SS316L, while energy-dispersive X-ray spectroscopy verifies uniform coverage and elemental weight percentage. Corrosion resistance is evaluated using potentiostatic and potentiodynamic polarization tests, showing excellent resistance with low corrosion current density (I corr ) at both 25 °C (3.29E-03 μA/cm 2 ) and 80 °C (4.32E-02 μA/cm 2 ), meeting US Department of Energy (DOE) technical targets. Potentiodynamic polarization reveals large corrosion potential and small I corr values at both temperatures, outperforming uncoated samples. Electrochemical impedance spectroscopy post-accelerated corrosion tests show high charge transfer resistance at 25 °C (3.68E+05 Ω cm 2 ) and 80 °C (3.02E+05 Ω cm 2 ), indicating stability in acidic environments. Surface wettability analysis indicates low water affinity with a large contact angle (75°) and low surface free energy (28.92 mJ/m 2 ) for the coated samples as compared to the uncoated samples. Electrical conductivity meets DOE targets with an in-plane conductivity of 4.59E+05 S/m and interfacial contact resistance of 8.04 mΩcm 2 after 5-h accelerated corrosion tests at 80 °C. These results suggest that Cr 2 SiC coated SS316L exhibits excellent corrosion resistance, surface wettability, and electrical characteristics, making them viable for PEMFC applications. • Developed Cr 2 SiC coated samples demonstrate improved durability and conductivity. • Corrosion behaviour met Department of Energy (DOE) targets at 25 °C and 80 °C. • Coated samples maintained high charge transfer resistance post-accelerated corrosion. • Surface wettability analysis of coated samples revealed low water affinity. • Electrical characteristics of Cr 2 SiC coatings met DOE targets post-corrosion.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».