减少船舶尾气排放是《MARPOL公约》附则VI中改善海洋大气环境和港口环境的重点。聚合物电解质膜(PEM)燃料电池具有效率高、运行温度低、室温快速启动和环境友好等特点。大功率PEM燃料电池可作为商业船舶、港口船舶和内河船舶等的动力和船舶电网发电站,是减少船舶尾气排放的重要技术途径之(?)双极板是连接单电池构成大功率燃料电池电堆的重要的多功能组件,直接决定着燃料电池的能量密度、体积密度和成本。本文针对不锈钢双极板表面同时存在耐蚀性和导电性不足的问题,提出采用等离了表面合金化方法制备新型改性层,并研究其腐蚀行为和表面导电性等性能,探索改性层与耐蚀性、导电性的关系,以及表面耐腐蚀和表面导电机制。主要工作与结果如下：采用等离子表面合金化方法在商用304不锈钢(SS)表面分别制备出了钨、钼和铌的合金化渗扩改性层。改性层均匀致密且无微孔和微裂纹等缺陷,与基体的结合为良好的冶金结合。在模拟PEMFC环境中(70℃,0.05M H2SO4+2ppm HF溶液,通氢气模拟阳极环境,通空气模拟阴极环境),上述改性层均发生钝化现象,在燃料电池工作电位区处于钝化状态；合金化渗扩改性层的成分直接影响双极板的耐腐蚀性,由于铌在酸性环境中的优异耐蚀性,其合金化渗扩改性层表现出较好的耐蚀性和稳定性。在过渡金属合金化渗扩改性层的基础上,引入含氮或碳的反应气体,分别制备出铌氮化物和铌碳化物的化合物渗扩改性层。铌氮化物渗扩改性层是由多相β-Nb2N、δ’-NbN和δ-NbN铌氮化物表层和铌、氮扩散次表层所组成；铌碳化物渗扩改性层则由单相NbC表层和扩散次表层组成。在模拟PEMFC环境巾化合物改性层均提高不锈钢的耐腐蚀性、降低钝化电流密度、降低表面接触电阻、提高表面疏水性。铌氮化物和碳化物合金化渗扩改性层使304SS双极板在PEMFC条件下的腐蚀电流密度分别降到了0.127μA cm-2和0.058μA cm-2均低于1μAcm-2；恒电位极化后,铌碳化物合金化渗扩改性304SS的接触电阻达到9.04mΩ cm2,小于10mΩcm2,满足美国能源部(DOE)2015年的双极板目标性能要求利用ICP-AES技术对腐蚀溶液中溶解的金属离子进行分析,并结合XPS的分析结果探讨了不同的腐蚀环境对表面改性前后304SS钝化膜的成分、结构和厚度影响。结果表明,钝化膜结构和成分受腐蚀条件的控制,也直接决定改性层的耐腐蚀性和表面导电性。认为铌碳化物渗扩改性层钝化膜较薄,其中除了含有Nb氧化物外还有一定量的NbC,有利于表面导电性的提高。此外,本文还研究了含有不同甲醇浓度的酸性溶液的双极板性能,随着甲醇浓度的提高,铌碳化物合金化渗扩改性前后不锈钢的腐蚀速度均降低,铌碳化物渗扩改性304SS形成的钝化膜较薄,具有n型半导性质；而不锈钢形成的钝化膜较厚,具有双层结构一外层n-型半导体层和内层p-型半导体层。