钛毡双极板接触电阻测试
接触电阻测量方法
接触电阻测量方法接触电阻是电气设备中常见的一个重要参数，它直接影响着设备的性能和可靠性。
因此，准确测量接触电阻是保证设备正常运行的关键之一。
在实际工作中，我们常常需要采用不同的方法来测量接触电阻，以确保测量结果的准确性和可靠性。
首先，我们需要了解接触电阻的定义。
接触电阻是指两个接触导体之间的电阻，它是由于接触面不完全接触或接触面上存在氧化膜、污染物等导致的。
接触电阻的大小与接触面积、接触压力、接触材料的性质等因素有关。
接下来，我们将介绍几种常见的接触电阻测量方法：1. 电桥法，电桥法是一种常用的测量接触电阻的方法。
它利用电桥平衡原理，通过调节电桥的电阻值，使得电桥两端电压为零，从而得到接触电阻的值。
这种方法适用于小电阻值的测量，具有测量精度高的优点。
2. 电流法，电流法是另一种常用的测量接触电阻的方法。
它利用一定大小的电流通过被测接触电阻，通过测量电压和电流值，计算出接触电阻的大小。
这种方法适用于大电阻值的测量，具有测量范围广的优点。
3. 接触电阻测试仪，现代化的接触电阻测试仪能够实现自动测量和数据记录，大大提高了测量效率和准确性。
通过选择合适的测试仪器和测量方法，可以更加方便地进行接触电阻的测量工作。
除了以上介绍的几种方法外，还有一些其他特殊情况下的接触电阻测量方法，如温度补偿法、频率扫描法等。
在实际工作中，我们需要根据具体情况选择合适的测量方法，并结合实际情况进行调整和改进，以确保测量结果的准确性和可靠性。
总之，接触电阻的测量是电气设备维护和检修工作中的重要环节，准确测量接触电阻对于保证设备的安全运行和延长设备的使用寿命具有重要意义。
希望通过本文的介绍，能够帮助大家更加深入地了解接触电阻的测量方法，提高测量工作的准确性和效率。
接触电阻测试方法
接触电阻测试方法接触电阻测试是电气工程中常见的一种测试方法，用于检测电路中接触点的电阻情况。
接触电阻是指接触电路中两个接触点之间的电阻，它直接影响着电路的性能和稳定性。
因此，正确的接触电阻测试方法对于确保电路的正常运行至关重要。
本文将介绍几种常见的接触电阻测试方法，希望能对您的工作和学习有所帮助。
首先，我们来介绍一种简单的接触电阻测试方法——使用万用表。
在进行接触电阻测试时，我们可以将万用表的两个测试笔分别接触到待测接触点的两端，然后读取万用表上显示的电阻数值。
这种方法简单直接，适用于一些简单的接触点测试。
然而，需要注意的是，使用万用表测试接触电阻时，要确保待测接触点处于断电状态，以免造成损坏或触电危险。
除了使用万用表外，我们还可以借助专用的接触电阻测试仪进行测试。
接触电阻测试仪是一种专门用于测试接触电阻的仪器，它通常具有更高的测试精度和更多的测试功能。
使用接触电阻测试仪进行测试时，我们需要按照仪器说明书的操作步骤进行，通常包括连接测试线、设置测试参数、进行测试等步骤。
这种方法适用于对接触电阻要求较高的场合，如电力系统、铁路信号系统等。
此外，还有一种常见的接触电阻测试方法是使用接触电阻测试夹具。
接触电阻测试夹具是一种便携式的测试工具，通常具有夹持力强、测试精度高等特点。
在使用接触电阻测试夹具进行测试时，我们只需将夹具夹持住待测接触点，然后进行测试即可。
这种方法适用于一些需要频繁测试接触电阻的场合，如生产线上的接触点测试等。
总的来说，接触电阻测试是电气工程中非常重要的一项测试工作，它直接关系到电路的性能和稳定性。
在进行接触电阻测试时，我们可以选择不同的测试方法，如使用万用表、接触电阻测试仪或接触电阻测试夹具等。
不同的测试方法适用于不同的场合，我们需要根据实际情况选择合适的测试方法进行测试。
希望本文介绍的接触电阻测试方法能对您有所帮助，谢谢阅读！。
双极板接触电阻 测试方法,钛毡 -回复
双极板接触电阻测试方法,钛毡-回复钛毡在工业领域中广泛应用于双极板接触电阻的测试。
双极板接触电阻测试是确定双极板之间接触质量的关键步骤，确保电路的稳定性和性能。
这篇文章将一步一步回答关于双极板接触电阻测试方法和钛毡的主题，为读者提供详细的解释和指导。
第一部分：双极板接触电阻测试的重要性介绍双极板接触电阻测试的背景和重要性。
解释双极板接触电阻测试的目的和作用，即确保电路的稳定性和性能。
阐述双极板接触电阻测试在工业领域中的广泛应用，以提高生产效率和产品质量。
第二部分：双极板接触电阻测试方法的概述介绍双极板接触电阻测试的基本原理和常见方法。
解释传统的测试方法和新兴的测试技术。
重点介绍一种常用的测试方法，即使用钛毡进行接触电阻测试的方法。
解释为什么选择钛毡作为测试材料，以及其优点和特点。
第三部分：钛毡的特性和优势详细介绍钛毡的特性和优势。
解释钛毡的导电性能、化学稳定性和耐高温性能。
阐述钛毡在双极板接触电阻测试中的应用优势，如良好的接触性能和长时间稳定性。
第四部分：钛毡的制备和加工介绍钛毡的制备和加工过程。
解释钛毡的制备方法、原材料选用和加工工艺。
详细说明钛毡的制备步骤，包括选择合适的钛合金材料、加工成薄片状和进行特定的化学处理。
第五部分：双极板接触电阻测试流程详细描述双极板接触电阻测试的流程。
包括准备测试样品、清洁测试表面、放置钛毡、施加负载和测量接触电阻。
解释每个步骤的重要性和注意事项，以确保测试结果的准确性和可重复性。
第六部分：双极板接触电阻测试的数据分析与解释解释如何分析和解释双极板接触电阻测试的数据。
介绍常用的数据分析方法和标准，如计算平均值和标准偏差。
解释如何判断测试结果是否合格，并提供解决不合格结果的方案。
第七部分：双极板接触电阻测试的挑战和解决方案讨论双极板接触电阻测试中可能遇到的挑战和问题。
解释可能导致测试结果不准确或不可靠的因素，如材料表面不均匀、测试条件的变化和仪器误差。
针对这些挑战，提供解决方案和改进措施。
双极板接触电阻 测试方法,钛毡
双极板接触电阻测试方法,钛毡双极板接触电阻测试方法通常包括以下步骤：1. 准备测试设备和材料：需要准备双极板样品、测试电源、电流表、电压表、导线等。
另外，还需要一块钛毡作为电极与样品接触的介质。
2. 搭建测试电路：根据测试要求，将电源、电流表和电压表连接起来，形成电路。
电流表和电压表分别连接在并联和串联的位置，用于测量电流和电压的数值。
3. 将钛毡安装在双极板上：首先，将钛毡裁剪成适合双极板大小的形状。
然后，将钛毡与双极板良好接触，确保两者之间没有松动或间隙。
这样做是为了提供一个稳定的电流通路。
4. 开始测试：将测试电源接通，并将电流和电压表设定到适当的测量范围。
然后，开始记录测量数据。
5. 测量电压：在测试过程中，逐渐增加测试电流，并测量在每个电流值下的双极板与钛毡之间的电压。
这样可以计算出电阻的大小，即电压与电流之比。
6. 数据处理和分析：将测得的电压和电流数据进行处理，计算出电阻的值。
根据需要，可以进行统计分析和图表绘制，以更好地理解双极板接触电阻的特性。
在进行双极板接触电阻测试时，需要注意以下事项：1. 根据测试要求选择合适的测试条件，包括测试电流范围、测试电压范围等。
2. 确保测试电路的连接牢固，接触良好，以避免电阻不准确的情况发生。
3. 在进行测试之前，确保测试设备的准确性和高稳定性。
需要校准测试电表，以确保测量结果的准确性。
4. 在测试过程中，要及时记录电流和电压的数值，避免数据丢失或遗漏。
5. 需要重复多次测试，以提高测试结果的可靠性和准确性。
对于不同测试条件下的双极板接触电阻，可能会有一定的差异。
通过以上测试方法，可以得到双极板与钛毡之间的接触电阻。
这项测试在材料工程领域具有重要意义，可以评估双极板接触性能和使用寿命。
同时，它也可以帮助优化双极板的设计和制造工艺，提高双极板的整体性能。
钛基材Pt涂层接触电阻及耐蚀性能研究
第53卷第5期2024年5月人㊀工㊀晶㊀体㊀学㊀报JOURNAL OF SYNTHETIC CRYSTALS Vol.53㊀No.5May,2024钛基材Pt 涂层接触电阻及耐蚀性能研究宋㊀洁1,2,梁丹曦1,2,岳㊀骆2,3,徐桂芝1,2,胡㊀晓2,常㊀亮2,徐㊀超1(1.华北电力大学,能源动力与机械工程学院,北京㊀102206;2.先进输电技术全国重点实验室(国网智能电网研究院有限公司),北京㊀102209;3.清华大学,高端装备界面科学与技术全国重点实验室,北京㊀100084)摘要:质子交换膜(PEM)电解制氢系统因具有宽范围㊁快速动态响应能力,在新能源消纳㊁电网调峰等领域具有广阔的应用前景㊂为了提升制氢电解堆电传输性能,降低接触电阻,本文利用磁控溅射技术制备了钛毡和钛板上的Pt 涂层,并对这些涂层进行了研究,探究了制备工艺对薄膜的微观结构㊁传输性能和耐蚀性能的影响㊂研究发现,最佳磁控溅射工艺包括等离子清洗时间20min,溅射时间10min,以及溅射功率100W㊂在接触电阻方面,镀有铂的钛毡表现出优异的接触电阻性能㊂通过SEM 和EDS 测试分析,发现随着功率和时间的增加,Pt 颗粒的尺寸逐渐增大㊂然而,当颗粒尺寸过大时,Pt 颗粒之间发生相互挤压,导致微小裂纹的产生,从而影响Pt 涂层耐蚀性能㊂这些研究结果对于优化PEM 制氢电解堆的性能,提高其稳定性具有重要意义㊂关键词:Pt 涂层;PEM 膜电解制氢;磁控溅射;工艺参数;微观结构;接触电阻;耐蚀性能中图分类号:TG174.4㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1000-985X (2024)05-0873-09Study on the Conductive and Corrosion-Resistant Properties of Pt Coatings on Titanium SubstratesSONG Jie 1,2,LIANG Danxi 1,2,YUE Luo 2,3,XU Guizhi 1,2,HU Xiao 2,CHANG Liang 2,XU Chao 1(1.School of Energy Power and Mechanical Engineering,North China Electric Power University,Beijing 102206,China;2.State Key Laboratory of Advanced Power Transmission Technology (State Grid Smart Grid Research Institute Co.,Ltd.),Beijing 102209,China;3.State Key Laboratory of Tribology in Advanced Equipment,Tsinghua University,Beijing 100084,China)㊀㊀收稿日期:2023-11-22㊀㊀基金项目:国家重点研发计划(2021YFB4000100);国家电网有限公司科技资助项目(521532220014);国家资助博士后研究人员计划(C 档)(GZC20231287)㊀㊀作者简介:宋㊀洁(1982 ),女,河北省人,教授级高工㊂E-mail:songjie_bj@ ㊀㊀通信作者:徐㊀超,教授㊂E-mail:mechxu@Abstract :Proton exchange membrane (PEM)water electrolysers for hydrogen production boast a wide range of flexible and adjustable capabilities,including fast dynamic responses.They hold extensive potential in fields like new energy consumption and power grid peak shaving.To enhance the electrical transmission performance and minimize the contact resistance of the water electrolyser stack,this study employs magnetron sputtering technology to deposit Pt coatings on titanium felt and titanium plates.Scholarly investigation has increasingly adopted innovative methodologies like magnetron sputtering to develop advanced electrode materials.Central to this research is an in-depth examination of the effects of magnetron-sputtered Pt coatings on titanium felts and plates.The study meticulously analyzed these coatings to elucidate their microstructural characteristics,transport properties,and corrosion-resistance.Rigorous experimentation determined the optimal sputtering parameters:a 20min plasma cleaning phase,a 10min sputtering period,and a power input of 100watts.These precise conditions yielded coatings with notable performance attributes.Specifically,the study highlighted a significant reduction in contact resistance for platinum-coated titanium felts,demonstrating the sputtering technique s ability to enhance charge transfer kinetics efficiently.Analysis of the platinum particle dynamics employed SEM and EDS,revealing that increased sputtering power and duration led to larger platinum particles.However,maintaining a balance is crucial,as excessive particle enlargement may induce compressive forces between particles,causing micro-fissures that could compromise the coatings corrosion-resistance.In conclusion,the insights derived from this research are instrumental in improving the overall efficiency and durability of PEM874㊀研究论文人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第53卷electrolysis systems.By optimizing the fabrication process and understanding the relationship between deposition parameters and material characteristics,this study makes a significant contribution to advancing robust hydrogen production technologies, further supporting the integration of clean energy solutions.Key words:Pt coating;PEM water electrolysers for hydrogen production;magnetron sputtering;process parameter; microstructure;contact resistance;corrosion-resistant property0㊀引㊀㊀言新能源主导的新型电力系统肩负着能源转型的重要使命,作为清洁低碳㊁高效安全的能源体系组成部分[1-2]㊂然而,由于新能源的波动性和负荷的随机性相互叠加,电力系统的能量/功率平衡问题逐渐凸显,威胁着系统的稳定运行[3-4]㊂在这种情况下,寻找可调节的负荷成为解决方案之一,将可再生能源转化为氢能被认为是支持高比例新能源电网能量/功率平衡,保障能源系统安全的关键方法之一[5]㊂氢能具有绿色无碳㊁适于长期存储等特点,是构建低碳高效现代能源体系的关键媒介[6]㊂质子交换膜(proton exchange membrane,PEM)电解水制氢因出色的动态调节能力,能够支撑可再生能源的消纳,平抑波动性和间歇性等特点,具有巨大潜力[7-8]㊂PEM电解水制氢中的核心部件,如双极板和多孔传输层,在酸性㊁高电压工作环境下容易受到腐蚀,最终影响其性能,从而影响整个电解堆的欧姆阻抗[9-10]㊂铂涂层作为PEM电解堆最常用的涂层之一,成功降低了欧姆阻抗,提升了接触性能,从而优化了电解堆的性能[11-12]㊂然而,目前关于铂涂层的研究主要集中在制备方法和表面性能测试方面,对于工艺参数等方面的研究相对较少㊂磁控溅射表面处理技术作为一种物理气相沉积工艺,具有能量高[13-14]㊁结合力强[15-16]㊁膜层致密[17]㊁溅射速率高[18]㊁基底升温小和环保等特点[19]㊂本研究利用磁控溅射技术,系统研究了不同等离子清洗时间㊁功率和时间等工艺参数对钛毡和极板涂层性能的影响规律㊂通过接触电阻测试㊁扫描电镜,以及电化学测试等手段,深入分析了涂层的电学和力学性能㊂本文的研究成果有助于更好地理解涂层制备过程中的关键参数对性能的影响,为优化电解堆的设计和性能提供了有力的支持㊂1㊀实㊀㊀验1.1㊀实验原料和制备方法本次实验选用了钛毡(贝卡尔特有限公司)及直径为13mm的工业TA1圆片作为基材(陕西盈高金属材料有限公司)㊂在制备样品之前,首先通过磨抛机(UNIPOL-1502自动精密研磨抛光机,沈阳科晶自动化设备有限公司)对圆片进行打磨处理,设置转速为300r/min,打磨至达到3000目(5nm)的细度㊂接着,将样品置于无水乙醇中进行超声处理,时间为15min,然后进行烘干,为后续的溅射制备做好准备㊂本实验使用磁控溅射仪(Moorfield-MiniLab S060M,英国Quantum Design公司)㊂所用的靶材纯度达到99.99%,尺寸为ϕ76.2mmˑ3mm,使用高纯氩气作为反应气体㊂在样品和靶材之间,设置了45ʎ的夹角㊂在进行镀膜前,通过等离子清洗对样品进行了彻底的清洁,然后进行了溅射沉积㊂具体的沉积工艺参数如表1所示㊂表1㊀不同样品的磁控溅射工艺参数Table1㊀Magnetron sputtering process parameters of different samplesSample Time/min Power/W Pressure/(10-3bar)Rotation speed/(r㊃min-1)11100552510055310100554151005551030055610500551.2㊀性能测试与表征实验中,对制备好的样品进行了一系列表征㊂首先,使用扫描电子显微镜(FESEM;SU8220,日本日立㊀第5期宋㊀洁等:钛基材Pt 涂层接触电阻及耐蚀性能研究875㊀公司)对样品进行了表面形貌观察,主要观察了Pt 粒径大小㊁表面覆盖情况等特征㊂随后,进行了能谱分析(EDS;QUANTAX,Bruker 公司),以观察Pt 的含量和分布情况㊂接着,使用电导率测试仪测量了不同样品的接触电阻和导电率,以获得样品的电学性能数据㊂最后,采用电化学工作站对样品进行了动电位极化曲线测试,以获取腐蚀电流密度和腐蚀电位等信息㊂在电化学工作站(CHI600E,上海辰华仪器有限公司)测试中,使用氯化银参比电极㊁10mm ˑ10mm 方形铂片辅助电极和镀铂钛圆片工作电极构成了三电极体系,电解液采用去离子水㊂在连接设备后,首先进行了2~3h 的开路电压稳定,然后打开塔菲尔曲线进行动电位极化曲线测试㊂测试过程中,初始电位设置为-0.8V,终止电位设置为1.2V,扫描速率为0.001V /s㊂通过这些测试,获得了不同清洗时间样品的极化曲线数据,进一步分析了镀铂钛圆片的腐蚀性能㊂2㊀结果与讨论2.1㊀等离子清洗时间对镀层的影响在实验中,经过一般清洗和深度清洗的基材在放入溅射镀膜机或者在真空室抽真空过程中,往往会因为各种因素而遭受二次污染㊂然而,等离子清洗作为一种在基材固定于基台且真空环境下进行的清洗方式,排除了二次污染的可能性,保持了镀膜前基材表面的高度纯净㊂此外,等离子清洗还能提高基材表面的润湿性,增加基材表面的极性,为后续镀层原子与基材之间的键合提供必要的能量㊂为了研究磁控溅射等离子清洗时间对Pt 涂层及其性能的影响,本节设置清洗功率为300W,氩气流量为50mL /min,改变等离子清洗时图1㊀清洗时间对薄膜厚度的影响Fig.1㊀Effect of cleaning time on film thickness 间为5㊁10㊁15min㊂如图1所示,随着等离子清洗时间的增加,Pt 膜的厚度呈现出先增加后减小的趋势㊂当等离子清洗时间为20min 时,薄膜厚度达到最大值(约76nm)㊂这是因为适度的等离子清洗时间对基材的温度影响相对较小,随着基底温度增加,磁控溅射产生的粒子到达基底时具有更大的动能使表面更容易扩散成核,这有利于增加靶材表面受到等离子体轰击的数量,从而促进原子的沉积㊂然而,过长的等离子清洗时间会导致基材温度不断升高,过高的增加表面的激发状态,导致钛原子从基材表面脱离,产生表面刻蚀现象,降低表面活性,进而影响涂层与基材的结合强度㊂因此,在制备过程中需要权衡等离子清洗时间,以确保合适的表面性能和涂层质量㊂不同等离子清洗时间对钛毡接触电阻的结果如图2(a)和(b)所示,BEK56代表基材,而 Fuel Cell 则是商业化成熟产品㊂可以看出在对BEK56进行镀铂处理后,其钛毡接触电阻,从6.5mΩ㊃cm 2@2MPa 明显下降至1.5mΩ㊃cm 2@2MPa,显示出显著的电性能提升㊂然而,对于不同等离子清洗时间的样品,其接触电阻之间的差异不大,这可能是因为涂层接触电阻性能受影响的因素与等离子清洗时间的关系较低㊂腐蚀电流密度(I corr )是衡量材料抵抗腐蚀的关键参数,对应于材料腐蚀电位下的电流密度㊂从图2(c)的测试结果可以看出,不同样品的腐蚀电流密度分别为3.00ˑ10-7㊁1.89ˑ10-8㊁9.50ˑ10-7A /cm 2,实验环境为电解制氢等效环境,其中pH 值为5.5,温度为60ħ㊂从结果来看,当等离子清洗时间为20min 时,样品的腐蚀电流密度最低,表现出较好的耐蚀性能,这可能是因为适宜的等离子清洗时间有助于保持涂层的表面状态,这主要有以下三个方面的表现:首先是表面清洁度提高,等离子清洗去除了表面的油污㊁氧化层和其他杂质,提高了涂层与基体材料的结合力,减少了腐蚀萌生;其次是表面活性增强,等离子处理可能在表面形成更多的活性位点,促进涂层更好地附着并形成均匀连续的保护层;最后是微观结构优化,可能在微观层面改善了涂层的结构,使其更致密,减少了腐蚀介质渗透到基体的机会,从而提高了其耐蚀性能㊂不同清洗时间下的Pt 涂层SEM 照片如图3所示㊂从图中可以明显看出,所有的Pt 涂层表面都有小颗粒的沉积㊂当清洗时间从10min 延长至20min 时,沉积在钛毡表面的Pt 颗粒数量呈逐渐增加的趋势,同时晶粒尺寸也有明显提升,这种现象可能是由于较长的清洗时间有助于更多的Pt 颗粒被溅射到表面,并且晶876㊀研究论文人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第53卷粒尺寸的增大进一步提升了薄膜的比表面积,从而增强了薄膜的电化学性能㊂然而,随着清洗时间进一步增加,当达到30min时,晶粒尺寸和数量开始略微减小,并且在样品表面出现了较为明显的刻蚀现象㊂这可能是过长的清洗时间导致氩离子轰击基材表面的能量增加,超过了钛原子之间相互作用的结合能,进而使钛原子从表面脱离,引发刻蚀现象,降低了表面的活性和涂层的稳定性㊂此外,由于离子清洗进行的时间越长,基材表面和等离子体之间的相互作用也越多,因为等离子体中的高能粒子和辐射持续作用于表面,转换为热能导致基材温度升高;基材温度的升高可以加速等离子中的化学反应,会减少达到相同清洗效果所需的时间㊂但是,这种效应到达一定阈值后可能会逆转,温度过高会导致基材损伤或改变材料特性㊂控制等离子清洗的时间,可以防止温度升高到损害基材的程度㊂图2㊀不同等离子清洗时间后Pt涂层的接触电阻(a)㊁(b)和腐蚀电流密度(c)Fig.2㊀Contact resistance(a),(b)and corrosion current density(c)of Pt coating after plasma cleaning for different time图3㊀不同等离子清洗时间后Pt涂层的SEM照片Fig.3㊀SEM images of Pt coating after plasma cleaning for different time2.2㊀磁控溅射时间对镀层的影响不同磁控溅射时间下的Pt涂层厚度与接触电阻之间的关系如图4所示㊂结果表明,随着溅射时间的延长,Pt涂层的厚度逐渐增加㊂具体来说,溅射1㊁5㊁10㊁15min所得的涂层厚度分别为10㊁45㊁68㊁64nm㊂值得注意的是,在溅射10min时,涂层厚度达到最大,之后随着时间的继续增加,涂层厚度不再显著增加㊂采用㊀第5期宋㊀洁等:钛基材Pt涂层接触电阻及耐蚀性能研究877㊀电导率测试仪对不同溅射时间下的镀铂钛毡进行了接触电阻测试,随着压力的增加,样品与测试台之间的接触点面积也随之增大,随着磁控溅射时间的增加,Pt涂层逐渐覆盖了表面形成了更多的导电位点,从而提高了表面的电导率㊂当接触点逐渐趋于稳定时,表面电导率也趋于稳定㊂考虑到实际应用中电解堆的组装压力通常为2MPa,因此将该压力作为接触电阻的测试标准,可以发现不同溅射时间的镀Pt涂层均能显著提升钛毡的导电性能,降低表面的接触电阻㊂这主要归因于等离子清洗去除了钛表面的钝化层,同时高导电性的Pt涂层也覆盖了表面,接触电阻随时间的增加而增大,明显表现出正相关关系㊂然而,当磁控溅射时间超过10min后,不同样品的接触电阻差异较小㊂不同磁控溅射时间的钛毡微观结构如图5和图6所示,可以发现随着磁控时间的不断增大,钛毡表面不断被Pt所覆盖,Pt的覆盖面积不断增大,这与磁控溅射时间与Pt层厚度之间关系保持一致㊂此外,随着磁控溅射时间的不断增加,Pt的晶粒大小也不断增大㊂图4㊀不同溅射溅射时间下薄膜厚度(a)和接触电阻(b)㊁(c)曲线Fig.4㊀Thickness(a)and contact resistance(b),(c)curves for different sputtering time图5㊀不同溅射时间下的Pt涂层EDS㊂(a)㊁(b)1min;(c)㊁(d)5min;(e)㊁(f)10min;(g)㊁(h)15min Fig.5㊀EDS of Pt coating for different sputtering time.(a),(b)1min;(c),(d)5min;(e),(f)10min;(g),(h)15min878㊀研究论文人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第53卷图6㊀不同溅射时间下的Pt 涂层SEM 照片㊂(a)㊁(b)1min;(c)㊁(d)5min;(e)㊁(f)10min;(g)㊁(h)15min Fig.6㊀SEM images of Pt coating for different sputtering time.(a),(b)1min;(c),(d)5min;(e),(f)10min;(g),(h)15min图7㊀不同溅射时间下的极化曲线图Fig.7㊀Tafel curves for different sputtering time 通过电化学工作站和三电极体系对镀铂钛片进行动电位极化曲线测试㊂在测试过程中,初始电位设定为-0.8V,终止电位设定为1.2V,扫描速率为0.001V /s㊂不同镀膜时间样品的极化曲线如图7所示,根据Tafel 拟合,磁控溅射时间10㊁15min 的钛片的腐蚀电流密度分别为7.01㊁6.91μA /cm 2㊂这些结果表明涂层在耐蚀性方面发挥了明显作用,形成了一道保护性屏障,对基材的钛毡进行了保护㊂这对于电解堆的长时间稳定运行具有重要意义㊂通过分析这些数据,可以更好地理解涂层在保护基材方面的效果,并为电解堆的性能和稳定运行提供有益信息㊂2.3㊀镀膜功率对镀层的影响不同磁控溅射功率对Pt 性能的影响如图8所示㊂可以看出Pt 薄膜厚度随溅射功率增加而明显增加,溅射功率为500W 的样品涂层厚度为285nm,而磁控溅射功率为100W 的样品涂层厚度为68nm㊂这是由于高的磁控溅射功率会激发大量的Pt,引起单位时间内沉积量增加,厚度明显增加;随着厚度的增加,其接触电阻明显降低,从100W 样品的2.5mΩ㊃cm 2@2MPa 降低到0.15mΩ㊃cm 2@2MPa,这主要是涂层厚度越厚,接触位点增多,接触电阻降低,导电性增强,最终降低了电解堆中的欧姆阻抗㊂为了探究不同磁控溅射功率对Pt 涂层的表面结构与性能之间的关系,进行了SEM 测试(见图9)㊂通过图像观察,可以明显发现磁控溅射功率与Pt 涂层中晶粒的大小之间存在直接的关联㊂随着磁控溅射功率的增加,Pt 晶粒的尺寸也逐渐增大㊂例如,在磁控溅射功率为100W 的样品中,Pt 晶粒的尺寸约为30nm,而在磁控溅射功率为500W 的样品中,Pt 晶粒的尺寸增长到了约150nm㊂这种现象主要是由于高功率的磁控溅射过程中,更多的Pt 粒子被激发并在基底上沉积,在[111]方向上的生长显著增大㊂同时,高功率溅射产生的能量更高的原子有助于在基底中快速扩散和迁移,从而促进了晶粒的更快生长,形成较大的晶粒㊂此外,在磁控溅射过程中,随着功率的提升,腔室内的溅射气压也逐渐增加㊂这是因为较高的功率提高了气体的电离效率,增加了氩离子的最大饱和度㊂当腔室内的氩离子浓度未达到饱和状态时,沉积速率随着溅射气压的增加而增大㊂此时,溅射过程中的氩离子可以更充分地参与靶材溅射,从而形成更大尺寸的晶粒㊂从实验结果来看,当溅射量较少时,涂层表面出现相互分离的团簇体㊂在这种情况下,涂层的导电功能主要通过电子隧穿效应实现㊂然而,随着溅射量的增加,晶粒尺寸逐渐增大,导致金属团聚现象的发生,从而在涂层内部形成了导电通道㊂这使涂层的导电方式由电子隧穿方式转变为接触导电方式,呈现出更低的电阻特性㊂㊀第5期宋㊀洁等:钛基材Pt涂层接触电阻及耐蚀性能研究879㊀图8㊀不同溅射功率的薄膜厚度(a)和接触电阻(b)㊁(c)曲线Fig.8㊀Thickness(a)and contact resistance(b),(c)curves with different sputtering powers图9㊀不同磁控溅射功率下的Pt涂层SEM照片㊂(a)㊁(b)100W;(c)㊁(d)300W;(e)㊁(f)500W Fig.9㊀SEM images of Pt coating with different sputtering powers.(a),(b)100W;(c),(d)300W;(e),(f)500W通过电化学工作站和三电极体系对不同磁控溅射功率样品进行极化曲线测试,其结果如图10所示㊂磁控溅射功率100㊁300和500W的钛片的腐蚀电流密度分别为7.12㊁6.87㊁6.52μA/cm2㊂随着镀膜功率的增大,腐蚀电流密度并没有进一步减小㊂这说明随着Pt晶粒密度和尺寸的急剧增大,样品的耐腐蚀性并没有得到较好改善,说明粒径的过度增长会影响镀膜材料的耐腐蚀性,这主要是由于晶粒增大其发生较大的晶界界面出现,晶界处活性较高极其容易发生点蚀等腐蚀萌生行为,因此耐蚀性下降㊂880㊀研究论文人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第53卷图10㊀不同溅射功率下的极化曲线图Fig.10㊀Tafel curves with different sputtering powers3㊀结㊀㊀论通过磁控溅射对钛毡及钛片进行镀铂,并将得到的样品进行各种电性能及微观测试,得到结论如下: 1)等离子清洗是去除钛毡氧化层㊁提升钛毡电传导性能的有效方法,溅射时保持其他工作条件不变,提高清洗时间可以降低钛毡的接触电阻㊂镀层厚度㊁电导率及耐腐蚀性会随着清洗时间的增加先增大后减少,等离子清洗时间为20min时钛毡性能达到最优㊂2)磁控溅射时间对Pt涂层的厚度和晶粒尺寸产生影响㊂随着溅射时间的增加,涂层厚度逐渐增加,同时Pt晶粒的尺寸也逐渐增大㊂当磁控溅射时间为10min时,晶粒尺寸增大至约60nm,此时接触电阻降至0.15mΩ㊃cm2@2MPa㊂相较于未镀铂的钛毡,接触电阻下降了一定比例㊂EDS分析显示,磁控溅射10min 的样品表现出均匀的Pt分布,表明优异的电传输性能㊂3)磁控溅射功率对Pt涂层的厚度和晶粒尺寸具有直接影响㊂高功率的溅射会激发高能量的Pt原子,加速在基底中的扩散和迁移,导致晶粒尺寸增大㊂500W功率下的样品,Pt晶粒尺寸增至约150nm,但晶粒之间的挤压造成微小裂纹㊂涂层的导电机制由电子隧穿方式转变为接触导电方式,呈现出宏观层面的低电阻特性㊂参考文献[1]㊀欧阳明高.发展可再生能源制氢推进氢能产业高质量发展[J].科学新闻,2022,24(2):17-19.OUYANG M G.Developing hydrogen production from renewable energy to promote the 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接触电阻测试方法
接触电阻测试方法接触电阻测试是一种常见的电气测试方法，用于检测接触电阻的大小，以确保电路的正常工作。
接触电阻是指电气连接器或接插件中的接触部分的电阻，它直接影响到电流的通畅和信号的传输。
因此，正确的接触电阻测试方法对于保障电路的可靠性和稳定性至关重要。
首先，进行接触电阻测试之前，需要准备好相应的测试仪器。
常用的接触电阻测试仪包括接触电阻测试仪、万用表、示波器等。
在选择测试仪器时，需要根据具体的测试要求和被测对象的特点来确定。
接下来，进行接触电阻测试时，需要注意以下几点：1. 清洁被测接触部分，在进行接触电阻测试之前，需要确保被测接触部分表面干净，没有氧化层或污垢，以保证测试结果的准确性。
2. 确定测试点，根据实际情况确定需要测试的接触部分，通常选择电气连接器的插座和插头之间的接触部分进行测试。
3. 连接测试仪器，根据测试仪器的要求，正确连接测试仪器到被测接触部分，确保连接良好，避免因连接不良导致测试结果不准确。
4. 进行测试，根据测试仪器的操作说明，进行接触电阻测试。
通常可以通过测试仪器显示的数值来判断接触电阻的大小，也可以通过示波器观察接触部分的波形来判断接触电阻的情况。
5. 分析测试结果，根据测试结果，分析接触电阻的大小是否符合要求，如果接触电阻过大，需要进一步检查接触部分的情况，找出问题并进行处理。
总结，接触电阻测试是一项重要的电气测试方法，正确的测试方法可以有效地保障电路的可靠性和稳定性。
在进行接触电阻测试时，需要注意清洁被测接触部分、确定测试点、正确连接测试仪器、进行测试并分析测试结果。
只有这样，才能确保接触电阻测试的准确性和可靠性，为电路的正常工作提供保障。
接触电阻测试
影响接触电阻的因素
接触压力
接触压力F对收缩电阻Rs值和表面膜电阻Rb值的影响最大，F 的增加使接触点的有效接触面积增大，即接触点数ｎ增加，从而 使Rs减小。当加大F超过一定值时，可使触头表面的气体分子层 吸附膜减少到２～３个；当超过材料的屈服压强时，产生塑性变 形，表面膜被压碎出现裂缝，从而增加了接触面积，这就使收缩 电阻Rs因表面膜电阻Rf的减小而下降， Rs和Rf同时减小，从而 使接触电阻大大下降。相反，当接触不到位、接触触头失去了弹 性变形等原因使接触压力F下降时，接触面积减小，收缩电阻Rs 增大，表面膜电阻Rf受F的破坏作用减弱或不受其影响，从而使 表面膜电阻Rf增大。同时因Rf增大，使接触面积减小，从而使接 触电阻增大，二者的综合作用使接触电阻整体上升。
接触电阻的应用
接触电阻检验合格不等于接触可靠
在许多实际使用场合，汽车、摩托车、火车、动力机械、自动化 仪器以及航空、航天、船舶等军用连接器，往往都是在动态振动环境 下使用。实验证明仅用检验静态接触电阻是否合格，并不能保证动态 环境下使用接触可靠。往往接触电阻合格的连接器在进行振动、冲击、 离心等模拟环境试验时仍出现瞬间断电现象。故对一些高可靠性要求 的连接器，许多设计员都提出最好能对其进行动态振动试验来考核接 触可靠性。
接触电阻形成原理
在显微镜下观察连接器接触件的表面，尽管镀金层十分光滑， 则仍能观察到5-10微米的凸起部分。会看到插合的一对接触件的 接触，并不整个接触面的接触，而是散布在接触面上一些点的接 触。实际接触面必然小于理论接触面。根据表面光滑程度及接触 压力大小，两者差距有的可达几千倍。
实际接触面可分为两部分： 一.真正金属与金属直接接触部分。即金属间无过渡电阻的接 触微点，亦称接触斑点，它是由接触压力或热作用破坏界面膜后 形成的。此部分约占实际接触面积的5-10%。 二.通过接触界面污染薄膜后相互接触的部分。因为任何金属 都有返回 原氧化物状态 的倾向。
一种燃料电池双极板接触电阻的测试装置[实用新型专利]
![一种燃料电池双极板接触电阻的测试装置[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/3df7b2fca0c7aa00b52acfc789eb172ded6399ed.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201921121064.1(22)申请日 2019.07.17(73)专利权人 佛山市清极能源科技有限公司地址 528200 广东省佛山市南海区狮山镇力合科技76栋107室(72)发明人 陆境莲 徐志成 刘锋 (74)专利代理机构 佛山市海融科创知识产权代理事务所(普通合伙) 44377代理人 陈志超(51)Int.Cl.G01R 27/02(2006.01)(54)实用新型名称一种燃料电池双极板接触电阻的测试装置(57)摘要本实用新型提供了一种燃料电池双极板接触电阻的测试装置，包括两个左右对称设置的支架，每个支架包括下支座和可上下移动的上支座；还包括上绝缘板，平行地设置在上绝缘板下方的下绝缘板，固连在上绝缘板底部的上电极板，以及固连在下绝缘板上表面的下电极板；所述上绝缘板可左右移动地设置在两个上支座之间，所述下绝缘板可左右移动地设置在两个下支座之间，上电极板和下电极板的侧面上均设置有测量凸柱。
该测试装置结构简单、制备成本低，且可对双极板样品上不同位置的接触电阻进行测试。
权利要求书1页 说明书4页 附图2页CN 210347775 U 2020.04.17C N 210347775U1.一种燃料电池双极板接触电阻的测试装置，其特征在于，包括两个左右对称设置的支架，每个支架包括下支座和可上下移动的上支座；还包括上绝缘板，平行地设置在上绝缘板下方的下绝缘板，固连在上绝缘板底部的上电极板，以及固连在下绝缘板上表面的下电极板；所述上绝缘板可左右移动地设置在两个上支座之间，所述下绝缘板可左右移动地设置在两个下支座之间，上电极板和下电极板的侧面上均设置有测量凸柱。
2.根据权利要求1所述的燃料电池双极板接触电阻的测试装置，其特征在于,每个下支座和上支座之间连接有至少两根导向柱，这些导向柱的下端与下支座固连，上支座滑动套接在这些导向柱的上部；每根导向柱中套设有一根复位弹簧，复位弹簧的两端分别与下支座和上支座相抵。
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钛毡双极板接触电阻测试
钛毡双极板的接触电阻测试是一种用于评估钛毡双极板电极接触性能的方法。
下面是一个常用的测试步骤：
1.准备工作：确保电池或系统处于安全断电状态，电极表面
清洁，并去除任何氧化物或污垢。
2.测试装置：使用一个测试装置来测量接触电阻。
这通常包
括一个电压源、电流计和电阻计。
3.连接电路：将测试装置中的电压源和电流计连接到钛毡双
极板的正负极上。
电流计可在电流流过钛毡双极板时测量
电流值。
电压源则用于提供一定的电压，以测量电阻。
4.施加压力：通过手动操作或使用特殊夹具施加一定的压力，
使钛毡双极板的电极良好接触。
5.测量电阻：打开电压源，测量电流计读数。
根据欧姆定律，
使用电流计测得的电流值和施加的电压值来计算接触电阻。
接触电阻 = 电压 / 电流。
6.多次测量：为了获得准确的结果，可以进行多次测量，并
取平均值。
需要注意的是，在进行接触电阻测试时，应确保测试装置和电极表面的清洁，避免干扰因素的影响。
另外，不同的测试方法和设备可能会有所不同，具体的步骤和操作根据实际情况可能会有所调整。