基于歧化反应的低成本钛氮化物(TiNx)涂层制备技术及其在质子交换膜燃料电池双极板中的应用研究

研究人员通过高温熔盐歧化反应，在430铁素体不锈钢基底上成功制备出均匀无缺陷的TiNx涂层（厚度≈800 nm）。该研究系统考察了涂层形成机制，并证实其在模拟质子交换膜燃料电池(PEMFC)阴极环境中具有优异耐腐蚀性——经500小时极化后电流密度仅≈2 μA，界面接触电阻仅从4.9升至22.5 mΩ cm2，为燃料电池关键部件低成本防护提供了新方案。

　　

这项突破性研究揭示了利用三价钛(Ti(III))在高温熔盐中的歧化反应，首次实现了430铁素体不锈钢(FSS)表面钛氮化物(TiN_x)涂层的简易制备。在850°C反应温度下，成功获得了厚度约800纳米、无贯穿缺陷且结合力优异的致密涂层。

通过动电位极化、恒电位极化和电化学阻抗谱等先进表征手段，研究团队深入解析了涂层在模拟质子交换膜燃料电池(PEMFC)阴极环境中的腐蚀行为。令人振奋的是，TiN_x涂层展现出卓越的防护性能——经过500小时持续电位极化后，腐蚀电流密度稳定维持在≈2微安的超低水平。更关键的是，涂层处理后的430不锈钢界面接触电阻(ICR)仅从初始的4.9 mΩ cm²温和上升至22.5 mΩ cm²，完美平衡了导电性与耐蚀性的矛盾需求。

该研究不仅阐明了熔盐歧化反应制备氮化钛涂层的形成机制，更为燃料电池双极板等关键部件的表面改性开辟了一条低成本、高效率的技术路径，对推进清洁能源器件产业化具有重要实践意义。