质子交换膜电解水用多孔钛表面改性及性能优化

杨一涵; 张宝光; 沈垒; 王建

doi:10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2025040011

粉末冶金技术 ›› 2026, Vol. 44 ›› Issue (2) : 185 -192. DOI: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2025040011

质子交换膜电解水用多孔钛表面改性及性能优化

杨一涵, 张宝光, 沈垒, 王建

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摘要

为满足质子交换膜（proton exchange membrane,PEM）电解水用多孔钛扩散层的高效率制氢需求，以不同粒度的Ti粉为原料，采用粉末轧制技术制备了多孔钛板，并通过湿法喷涂-烧结工艺获得了梯度多孔钛扩散层，然后利用扫描电子显微镜、孔径分析检测仪、电化学工作站等手段，研究了烧结温度对多孔钛孔结构和耐腐蚀性能的影响规律。结果表明：相比于基材，梯度多孔钛扩散层的孔结构进一步优化，其最大孔径和平均孔径有所减小，自腐蚀电位分别正向偏移了218.4、2.3、12.2 mV，自腐蚀电流密度由204.50μA·cm^-2分别减小到2.99、46.29、131.70μA·cm^-2，耐腐蚀性能得以提高。随着烧结温度的升高，梯度多孔钛扩散层的平均孔径逐渐增大，最大孔径总体减小，自腐蚀电位和自腐蚀电流密度分别呈现降低和增加的趋势。当烧结温度为900℃时，Ti91梯度多孔钛扩散层具有最佳的耐腐蚀性能，其自腐蚀电位和自腐蚀电流密度分别为-65.1 mV和2.99μA·cm^-2。这主要归因于其表面稳定钝化膜的存在，避免了试样与腐蚀介质直接接触，减缓了腐蚀介质的侵入，从而降低了腐蚀速率。