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简介
（1）使用钛烧结毡作为燃料电池气体扩散层，碳纤维容易腐蚀；
（2）钛烧结毡镀层方法包括涂覆-烘焙法、脉冲电镀；
钛纤维毡厚度最低0.25mm，孔隙率50-70％，结构更有利于气液传质。为保持其电导率，需在表面镀铂、铱。存在贵金属用量大价格高昂问题；存在涂层稳定性较差，脱落覆盖阳极催化层等问题。
烧结钛毡作为铂催化剂沉积的基材。使用的样品是圆形的，直径30mm，厚度为1mm,，孔隙率高于70%。具体处理步骤如下：
（1）去氧化膜：钛毡已在来自德国WielandEdelmetalle的电解酸洗溶液，基于硝酸和氢氟酸，室温下pH值为0.5;然后2.5V电压已施加到毛毡上，引起钛/二氧化钛表面的阳极溶解。基于对电极镀有来自WielandEdelmetalle铂金的钛膨胀网已用于此目的准备步骤。
（2）氩气清洗：用去离子水冲洗后，钛工件表面经过等离子处理在氩气中，以去除钛表面上仍然残留的污染物。等离子反应器使用德国PINKThermosystemeGmbH的PinkV15-G型并设置参数至100mlmin-1的氩气流速,在60Pa的气压处理30分钟，微波功率400W。
（4）MEA组装：电极已用0.5mlNafion质子导电离聚物溶液浸渍(5wt.%在乙醇中)随后镀铂。该溶液已通过气刷涂抹铸造，而钛基电极连接到加热的样品架上。气温设置为60°C以加速乙醇从电极表面蒸发。
（5）和双极板组成电堆，20组。
下图显微图像分别显示了具有铂涂层的烧结钛纤维。位于毛毡外侧的纤维才能保护整个涂层，这种效应可以通过原电池（工作电极位于两个反电极之间并平行于两个反电极）内的电场分布来解释。涂层足以使铂纳米颗粒长期稳定粘附。下图为通过脉冲电镀工艺沉积在镀钛纤维上的铂颗粒的显微照片。
（1）钛纤维毡涂层制备：
采用浓盐酸刻蚀焙烧还原法将责金属混合氧化物涂层制备在钛纤维毡表面，在传质能力较优的钛纤维毡表面制备一层Ｉｒ０２与Ｒｕ０２混合ＭＭＯ涂层。
将厚0.25ｍｍ钛纤维毡置于53℃的35％ＨCL中加热５分钟，彻底去除氧化层并提高纤维表面粗糙度，依次置于去离子水及无水乙醇中超声清洗５-10分钟清洗。配制总浓度0.03ｍｏｌ／Ｌ氯铱酸、ＲｕＣ１３与ＴａＣＵ昆合溶液，按照贵金属载量１ｍｇ／ｃｍ２计算涂敷量，共涂敷５-７次，每次涂敷结束后在马弗炉中455℃焙烧10ｍｉｎ，最后一次焙烧30ｍｉｎ。
（2）形貌分析
盐酸腐蚀后的钛纤维表面有微米级的沟槽和孔洞，为纤维和涂层结合提供更多的点位，提高涂层稳定性。随着涂层含有Ru量增加，涂层中晶粒长度逐渐提高。
（3）电阻率：与对比的镀铂多孔烧结钛板电阻率接近，考虑RuO2稳定性比IrO差，应严格控制图层中RuO2含量。
（4）电解池测试：以Nafion115膜为质子交换膜，阳极喷涂１mg／cm2铱黑催化剂，阴极喷涂0.4ｍｇ/ｃｍ２的70％Ｐｔ／Ｃ催化剂。催化剂与Nafion树脂的质量比为３:１。阴极扩散层采用碳纸，表面制备微孔层。热压法制备得到5ｃｍ２膜电极组件（ＭＥＡ），使用镀铂阳极流场及端板组装电解池。采用0.6mm镀铂多孔钛板做对比。
极化曲线测试：阳极通入18.2MΩ.ｃｍ超纯水，电解池运行温度８0℃。
未经酸洗的钛毡在高电流密度去性能较差；经过表面酸洗蚀刻的钛毡，在2A/cm2时1.84V，低于多孔钛板的1.909V。考虑经济性与稳定性，涂层摩尔比IrO:RuO2以7:3较好。
对比不同厚度的钛毡性能，由于厚度提高导致钛纤维毡孔隙率下降，气液传质能力下降，极化阻抗增加。
对比钛纤维毡和膜电极组装方法：低电流区小于1A/cm2,热压性能较差，由于钛纤维毡硬度高，表面无微孔层，导致催化层受损；高电流区，未热压性能差，由于钛纤维毡不能与膜电极充分接触，造成传质困难。
电化学阻抗谱测试：电解池持续通人10mL/min的18.2MΩ．ｃｍ超纯水,电解池运行温度80℃，使用工作站恒电压1.45V进行测试，10ｍＶ波动电压，扰动频率1Hz-10kHz.
参考文献：
《PEM水电解池低成本阳极钛纤维毡扩散层研究》
《Long-termStableElectrodesBasedonPlatinumElectrocatalystsSupportedonTitaniumSinteredFeltfortheUseinPEMFuelCells》2018
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