近年來，降低成本一直都是質子交換膜燃料電池走向商業化最關鍵的課題，而其中一個發展瓶頸為雙極板。不鏽鋼具有低成本、高機械強度及優異的可加工性，因此被視為極具發展潛力的雙極板材料。然而，其抗蝕性不佳，則是目前需克服的難題。
鎳鋁介金屬化合物具良好的抗氧化性、耐蝕性及導熱、導電性等特質，因此選取為鍍層材料。本實驗以AISI 304不鏽鋼為基板，利用真空濺鍍法被覆鎳鋁鍍層，再將其實行退火處理，同時以FE-SEM、XRD、GDS與恆電位儀分析鎳鋁鍍層的腐蝕特性。為了實際應用於燃料電池，本實驗以接觸阻抗與四點探針測量其電阻值。
實驗結果顯示，使用Ni0.55Al0.45合金靶以磁控濺鍍法沉積薄膜於不鏽鋼基板上可以得到NiAl介金屬相之薄膜。隨著退火溫度升高，NiAl鍍層之抗腐蝕性質有提高之趨勢。當退火溫度達到800°C以上，NiA鍍層與基板發生擴散以致於無法維持良好之抗腐蝕性質。在電性方面，不僅改善AISI 304不鏽鋼基板的接觸阻抗，體電阻及片電阻也為PocoTM石墨板的十分之ㄧ。

Recently, cost reduction is the most critical issue for the commercialization of proton exchange membrane fuel cell (PEMFC). The high cost of bipolar plate is considered to be one of the bottlenecks. Stainless steels are good candidates for bipolar plate materials of PEM fuel cells due to their low cost, high strength and ease of machining. However, corrosion of the metallic plates is a severe problem which affects the performance and lifetime of fuel cells.
The NiAl intermetallic compound provides excellent properties of oxidation resistance, high electrical, thermal conductivities and were selected as protective layer. The NiAl film was deposited on AISI 304 stainless plates by sputtering and annealing processes. FE-SEM, XRD,GDS and potentiostat were used to analyze the corrosion properties of NiAl films. Electrical resistance of the sample was measured by ICR and four-point probe method.
XRD patterns, NiAl intermetallic single phase was obtained in as-deposited films. Corrosion resistance of NiAl film increased as the annealing temperature was raised, but interdiffusion between NiAl film and substrate occurred when the annealing temperature was increased to more than 800°C. NiAl coating not only improved interface contact resistance of stainless steel substrate but also reduced the bulk resistance and sheet resistance to one tenth of the values for PocoTM bipolar plates.

第一章 緒論
1-1 前言
1-2 燃料電池簡介與發展現況
1-2-1 燃料電池簡介與分類
1-2-2 國內燃料電池的發展現況
1-3 研究動機
第二章 理論基礎與文獻回顧
2-1 燃料電池之研究背景
2-1-1質子交換膜燃料電池之原理
2-1-2 PEMFC之優點
2-1-3 關鍵材料與元件
2-1-3-1質子交換膜
2-1-3-2 觸媒層
2-1-3-3 氣體擴散層
2-1-3-4 雙極板
2-1-3-4-1雙極板之設計特性
2-1-3-4-2雙極板之種類
2-1-3-4-3金屬雙極板可信賴度之規範
2-2 真空鍍膜技術
2-2-1 電漿
2-2-2 濺鍍原理
2-2-3 二極直流濺鍍
2-2-4 薄膜沉積機構
2-2-5 薄膜微觀結構
2-3 腐蝕電化學原理
2-3-1 金屬的電化學腐蝕
2-3-2 混合電位理論
2-3-3 極化曲線
2-3-4 活性極化與濃度極化
2-4 鎳鋁介金屬化合物之結構與特性
2-5 文獻回顧
2-5-1貴重金屬雙極板
2-5-2 非鍍膜處理之金屬雙極板
2-5-3 鍍膜處理之金屬雙極板
2-5-3-1 金屬基鍍膜處理
2-5-3-2 導電高分子鍍膜處理
2-5-3-3 鐵基非晶質合金
2-5-3-4 物理氣相沉積鍍膜
2-5-3-5 多孔材料及泡沫金屬
2-5-4 複合雙極板
第三章 實驗步驟及方法
3-1 試片製作與前處理
3-2 磁控濺鍍被覆NiAl鍍層
3-2-1 濺鍍系統
3-2-2 薄膜之沉積
3-2-3 真空退火系統
3-2-4 退火熱處理
3-3 薄膜特性量測與分析
3-3-1 膜厚與鍍率校正
3-3-2 成份分析
3-3-3 結晶結構分析
3-3-4 縱深成份分析
3-3-5 顯微組織觀察
3-3-5 腐蝕性質量測
3-3-5 片電阻與體電阻之測量
3-3-6 接觸阻抗之量測
3-3-7 原子力顯微圖像觀察
第四章 結果與討論
4-1 NiAl鍍層之縱深成份分析
4-2 結晶結構之分析
4-2-1 XRD pattern 之基本分析
4-2-2 晶域尺寸之計算與探討
4-3 腐蝕性質之探討
4-3-1 動電位極化曲線
4-3-1-1 Tafel分析
4-3-1-2 I-V曲線分析
4-3-2 表面型態之觀察
4-4 電性質之探討
4-4-1 體電阻與片電阻之分析
4-4-2 接觸阻抗之探討
第五章 結論

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