| 面向燃料电池双极板的不锈钢表相掺杂耐蚀性高通量计算与分析 |
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| 引用本文： | 张浩明,徐竹田,张頔,彭林法,来新民.面向燃料电池双极板的不锈钢表相掺杂耐蚀性高通量计算与分析[J].原子与分子物理学报,2024,41(3):036004-168. |
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| 作者姓名： | 张浩明 徐竹田 张頔 彭林法 来新民 |
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| 作者单位： | 1. 上海交通大学上海市复杂薄板结构数字化制造重点实验室;2. 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室 |
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| 基金项目： | 国家重点研发计划(2020YFB1505901)； |
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| 摘 要： | 通过基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理高通量计算，筛选了可以提高不锈钢双极板钝化层在PEMFCs工作环境中的耐蚀性的掺杂元素.基于Cr2O3的■切面构建计算模型，对其进行了48种元素的掺杂替换，考虑228种掺杂构型．根据掺杂结构和位移能量、掺杂元素被分为4类，并采用不同的吸附、空位计算方案．根据不同掺杂类型采用不同的吸附、空位计算方案，计算了每种掺杂元素对功函数、F的吸附能和Cr/O的空位形成能的影响.计算结果显示，C、N、In、Ru对于不锈钢钝化层的各项耐蚀性参数提升效果较好;Au、Rh、Pt、Ir、Co、Ni也能较好地提升耐蚀性，但是存在成本高或者危害质子膜的问题;Ag、Cu、Sn、Ge可以抑制空位形成和F吸附，但会造成功函数下降;Zn可以提高功函数并抑制F吸附.此外，对于电子态密度的计算表明，掺杂原子与Cr原子形成的稳定键合是耐蚀性参数提升的重要因素.
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| 关 键 词： | 高通量计算 不锈钢 双极板 耐蚀性 第一性原理计算 |
| 收稿时间： | 2022/9/3 0:00:00 |
| 修稿时间： | 2022/9/19 0:00:00 |
High-throughput Calculation and Analysis of Surface Corrosion Resistance of Doped Stainless Steel for Bipolar Plates in Fuel Cell |
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| Zhang Hao-Ming,Xu Zhu-Tian,Zhang Di,Peng Lin-Fa and Lai Xin-Min.High-throughput Calculation and Analysis of Surface Corrosion Resistance of Doped Stainless Steel for Bipolar Plates in Fuel Cell[J].Journal of Atomic and Molecular Physics,2024,41(3):036004-168. |
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| Authors: | Zhang Hao-Ming Xu Zhu-Tian Zhang Di Peng Lin-Fa and Lai Xin-Min |
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| Institution: | School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiao Tong University,School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiao Tong University,School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiao Tong University,School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiao Tong University and School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiao Tong University |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | High-throughput calculation stainless steel bipolar plate corrosion resistance first principle calculation |
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