分离器层叠在膜电极组件（MEA）的两侧，以形成聚合物电解质燃料电池的单元。然后通过将多个单元压在一起来形成燃料电池堆。阳极侧的隔膜通过氢气的催化反应传导到外部电路形成的电子，而阴极侧的隔板从外部电路供应电子，如图1所示。
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图1。燃料电池堆的单个元件的示意图。分离器是细胞的外板（黄色）
流动通道通常存在于分离器中以进入气池并促进传热。基于石墨的碳复合金属或聚合物通常用作导电材料。优异的机械强度使得金属在聚合物上是优选的选择，允许使用更薄的金属板来减少堆叠的重量和尺寸。
然而，所选择的金属必须满足成本和电性能的要求。此外，由于铬毒药的铬和镍的浸出，还可以发生催化剂中毒。因此，用薄的金涂层施加表面，以降低接触电阻于可接受的水平。涂层也将作为屏障。
所需的黄金数量必须在成本和性能之间取得平衡。因此，有一种能够方便地表征层的化学成分、均匀性和厚度的方法是至关重要的。这一需求可以通过x射线光电子能谱(XPS)来处理，XPS是唯一一种能够提供具有前所未有的表面灵敏度的定量元素和化学数据的分析技术。
实验程序
作为非破坏性方法，XPS可以快速地执行材料的表面特征。亚博网站下载它允许探测外层和基板，而不在薄膜为5nm或更小的情况下剥离覆盖层。由于覆盖层的基板信号的衰减，可以计算重叠层厚度。
或者，通过逐渐通过AR逐渐去除表面材料来暴露衬底+离子轰击。一种热科学K-Alpha（图2）用于该实验中，以执行沉积在燃料电池中使用的钢分离器上的薄金膜的XPS表征。
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图2。Thermo Scientific K-alpha
实验结果
涂有金色的不锈钢表面的Au 4F光谱如图3所示。在进行深度分析实验的同时收集光谱，这涉及通过事件AR去除表面层+离子束。已知标准的校准使得能够从深度分布计算重叠层厚度（图4）。
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图3。Au 4F光谱作为金膜从钢表面中取出
该数据可用于研究材料转移到膜中的可能性。图4B显示了铬从钢表面迁移并通过铬在散装钢和金之间形成层。
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图4。钢基材上金膜的深度分析实验的实例。a）厚金膜的深度轮廓。b）薄金膜的深度曲线。
可以在具有厚度<10nm的薄层的情况下采用非破坏性方法。使用简单的模型计算将导致基板信号的观察到衰减的重叠层厚度。可以使用Thermo Scientific Avantage数据系统来完成从数据收集到处理的厚度计算的自动化。这使得可以将一系列分析导出到电子表格和批处理大型样本集。
图5显示了两个不同分析技术的厚度计算结果，显示了在应用两种技术的那些样品上的破坏性和非破坏性深度分析实验之间的明显相关性。
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图5。深度分析与非破坏性计算方法之间的相关性
结论
在这个实验中Thermo Scientific K-Alpha XPS对涂有金薄膜的钢基体进行了表征。用两种不同的方法测量了薄膜的厚度，结果相互吻合。XPS在分析薄膜成分时也很有用。
这些信息已被采购，从Thermo Fisher Scientific - X射线光电子谱（XPS）提供的材料中审查和调亚博网站下载整。
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