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质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC）是一种清洁的能源转换装置,它可以将燃料（氢气）和氧化剂（氧气或空气）的化学能直接转换成电能。由于其低的操作温度,高的电流密度,能够快速启动等优点,可用于汽车中作为动力。双极板是PEMFC中的重要的多功能组件,对电池堆的体积、重量以及成本有很大的影响。传统的石墨双极板由于其居高不下的成本,正逐渐被价格低廉、可靠性高的金属双极板所替代。不锈钢材料是目前国际上普遍应用的替代石墨双极板的金属材料。但不足的耐蚀性能和表面高电阻的钝化膜都会影响其作为PEMFC双极板的应用。本文研究了304不锈钢及其经过不同表面改性工艺后作为双极板材料的可行性。本文对304不锈钢进行了镀铬处理,研究了镀铬后的304不锈钢在模拟PEMFC环境中的电化学行为及表面接触电阻。结果表明,镀铬层与不锈钢基体结合良好,镀铬的304不锈钢在模拟PEMFC阴极和阳极环境中都具有比基体更低的钝化电流密度;在模拟电池环境中生成的表面钝化膜的接触电阻偏高。为了降低钝化膜接触电阻,在镀铬基础上采用不同的氮化温度对不锈钢进行了等离子氮化处理,表面生成了主要成分为氮化铬的表面改性层。随着氮化温度的升高,改性层中的CrN含量逐渐增加。电化学测试结果表明,等离子氮化处理后的样品的耐腐蚀性能均优于基体和镀铬不锈钢,耐腐蚀性能得到了提高;XPS分析结果表明,镀铬离子氮化复合工艺改性的不锈钢在模拟PEMFC环境中生成的钝化膜的主要成分中有一定量的氮化铬存在,提高了表面钝化膜的导电性能。在对应于PEMFC阴极和阳极电位极化后,表面钝化膜的接触电阻略有增加。为了增加不锈钢表面铬含量,提出真空扩散增Cr的工艺方法,在不锈钢表面生成了一层高Cr、低Fe并含有少量Ni的合金层。该合金层在70℃的通入H2/空气（O2）的0.05mol/L H2SO4+2mg/L F-溶液中的钝化电流密度低于10μAcm-2;在压力为150Ncm-2时,与碳纸的接触电阻低于55mΩcm2。同时,利用低温等离子氮化方法在不锈钢表面生成γN相层,这种具有面心立方结构的氮过饱和固溶体在模拟PEMFC环境中具有不低于基体的耐均匀腐蚀性能和相对较低的表面导电性。本文利用XRD,SEM,EDX,AFM和XPS等测试技术对不同改性方法得到的表面层进行了分析,得出了表面层成分和形貌等信息。从XPS分析结果能够得到钝化膜的基本数据,从而深入的分析了不同的表面改性方法表面导电性差异的原因。