燃料电池行业目前正处于产业导入期，和产品相关的很多工艺并不成熟，这对实际运营产品的可靠性、故障率等方面带来很多挑战，也是燃料电池产品商业化运营必须要解决的问题。

举例某地区运营的燃料电池车辆的故障类别统计，其中绝缘报警一项达到接近10%的故障比例，给车辆的安全运营带来隐患，要解决这些问题，除了在设计、材料等方面进行攻关，还要注意管路、接头等零部件相关工艺的影响。

本文整理汇总了一些和燃料电池零部件相关的表面处理和镀膜工艺，并拓展介绍了这些工艺对燃料电池相关性能和耐久性的影响。

燃料电池支撑与连接件表面处理工艺

燃料电池发动机系统内部介质流通环境复杂，有氢气、湿蒸汽、空气、液态水和冷却液，他们流经的很多零部件都是金属制品，比如管路的接头、电堆的端板、取电板等等，大多由铝材、不锈钢或铜制成。如果气路中如不锈钢或铜发生腐蚀会释放出多价金属阳离子扩散至膜及CL中的nafion树脂中，当与磺酸基团结合会导致离子电导率下降，如Fe2+又会加速氢氧自由基生成，进一步增加nafion的化学衰减；如果释放出的各类离子进入冷却水路，又会造成水路电导率升高，绝缘性能下降。

燃料电池行业处理这些问题常用的表面覆层强化技术有如下几种：

1. 电镀

电镀就是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属或合金膜的工艺，从而起到防止金属氧化（如锈蚀），提高耐磨性、导电性、反光性、抗腐蚀性及增进美观等作用。电镀的基体材料除铁基的铸铁、钢和不锈钢外，还有非铁金属，ABS塑料、聚丙烯、聚砜和酚醛塑料，但塑料电镀前，必须经过特殊的活化和敏化处理。

电镀层一般都较薄，从几个微米到几十微米不等，镀层金属常用的有如下几种：

镀锌：主要作用是防腐蚀，占电镀零件比例最大，成本低、抗腐蚀性好、美观。

镀镉：钢铁制品镀镉抗腐蚀比镀锌好，但镉盐对人体和环境危害大。

镀镍：除美观外主要是提高易磨损产品性能，增进抗蚀能力及耐磨能力。

镀金：改善导电接触阻抗，抗腐蚀性能好。

镀银：改善导电接触阻抗，导电和抗腐蚀性能好。

镀铬：铬在大气中能长久保持光泽，镀层具有很高的硬度和抗腐蚀特性。

电镀层常见的失效表现有分层、开裂、腐蚀、起泡、涂/镀层脱落、变色等，这些都和电镀的过程工艺相关，包括基材的选择和前处理、基材的内应力、电镀液杂质含量、镀层厚度、电流大小以及过程工艺参数等等。

2. 阳极氧化

阳极氧化是金属或合金的电化学氧化。比如常用的铝阳极氧化是铝及其合金在相应的电解液和特定的工艺条件下，由于外加电流的作用，在铝制品上形成一层氧化膜的过程。铝制品阳极氧化是为了克服铝合金表面硬度、耐磨损性等方面的缺陷，扩大应用范围，延长使用寿命，表面处理技术成为铝合金使用中不可缺少的一环。金属氧化物薄膜改变了表面状态和性能，如表面着色，提高耐腐蚀性、增强耐磨性及硬度，保护金属表面等。

阳极的铝或其合金氧化，表面上形成氧化铝薄层，其厚度为5～30微米，硬质阳极氧化膜可达25～150微米。阳极氧化后的铝或其合金，提高了其硬度和耐磨性，可达250～500千克/平方毫米，良好的耐热性，硬质阳极氧化膜熔点高达2320K，优良的绝缘性，耐击穿电压高达2000V，增强了抗腐蚀性能在盐雾中经几千小时不腐蚀。

燃料电池双极板表面处理工艺

燃料电池双极板是燃料电池电堆的核心零部件，双极板作为电堆的核心结构支撑件，不仅要有足够的机械强度，而且要有一定的阻气特性，防止不同腔体间的介质产生互窜。但最核心的问题是双极板在保证较高的导电率和低接触电阻的同时还要在恶劣的电化学环境中具有优越的抗腐蚀性能，这就对双极板的表面处理工艺提出了非常高的要求。

1. 浸渗工艺

浸渗又称含浸、浸透、渗透、浸渍，是一种微孔或细缝渗透密封工艺，将密封介质通过自然渗透、抽真空和加压等方法渗入微孔（细缝）中，将缝隙充满然后通过冷却或加热的方法将缝隙里的密封介质固定，达到密封缝隙的作用。

部分石墨双极板采用膨胀石墨作为材料，由于膨胀石墨是多孔材料，为了保证双极板的阻气特性，石墨双极板必须经过浸渗工艺处理。石墨双极板接触的介质流速较高，长时间的工作会造成腐蚀、分化、开裂、透气等失效，尤其氢气介质渗透性强，极板失效会造成性能损失和安全的隐患，经过浸渗处理的石墨双极板在如下几个方面的性能可以得到显著提升：

A、赋予耐压，密封机能

将含浸液填充到产品的微孔里起到密封作用。

B、赋予耐腐蚀机能

堵住相通或不相通的微孔，可以防止内部腐蚀

c、提高物理强度

浸渗液充满并堵住了微孔内部缝隙减小，物理强度得到提高，可以使产品设计薄壁化

2. 气相沉积工艺

气相沉积技术在燃料电池行业内主要用于金属双极板的表面处理工艺，这一工艺也是行业内重点研究的领域，我们会在下一期介绍中结合金属双极板一些工艺进行详细讲解，敬请期待。

燃料电池封装及覆盖件表面处理工艺

燃料电池发动机或电堆pack壳体加工时，由于对外观、材质、触感以及表面硬度等的要求，可选用如下一些相关的表面处理方法。

1. 表面光泽处理

某些使用场合为了美观和质感方面的提升，对产品的外壳、装饰件以及包装会进行特殊工艺处理，对不锈钢材料一般有拉丝、喷丸、抛光等直接处理工艺以及之前提到的部分表面覆盖修饰工艺。同样也可以采用其它非金属材料、玻璃、陶瓷等基材，配合丝网印刷、镭射、AF镀膜等工艺来提升产品质感。

2. 喷塑

喷塑是将塑料粉末通过高压静电设备充电，在电场的作用下，将涂料喷涂到工件的表面，粉末会被均匀地吸附在工件表面，形成粉状的涂层；而粉状涂层经过高温烘烤后流平固化，塑料颗粒会融化成一层致密的效果各异的最终保护涂层；牢牢附着在工件表面。喷塑产品多用于户内使用的箱体,漆膜呈现平光或哑光效果，喷塑粉主要有丙烯酸粉末、聚酯粉末等。

喷塑工艺一般要经过前处理、静电喷涂、高温固化、出炉冷却、装饰处理几个步骤。喷塑工艺具有几个优点：涂层外观质量优异，附着力及机械强度强；喷涂施工固化时间短；涂层耐腐耐磨能力高出很多；不需底漆；施工简便，成本低于喷漆工艺。

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