燃料电池堆金属双极板

发布时间：

2021-11-29 13:02

燃料电池金属双极板（BP），也称为流场板，与膜电极堆叠形成电堆。它在燃料电池中起着支撑、收集电流、提供冷却剂通道、分离氧化剂和还原剂的作用。

就功能而言，双极板材料是电和热的良导体，具有一定的强度和气体致密性；稳定性方面，要求双极板在燃料电池酸性（pH=2~3）、电位（E=~1.1V）、湿热（汽水两相流，~80℃）环境下具有耐腐蚀性，且不污染燃料电池其他部件和材料的相容性；在生产方面，双极板材料要求易于加工且成本低。

燃料电池常用的双极板材料有石墨碳板、金属双极板和复合双极板。

1.石墨基双极板在燃料电池环境中具有良好的化学稳定性和高导电性。它是质子交换膜燃料电池研究和应用中应用广泛的材料。但是，它也有一些缺点，如重量大、脆性大、加工成本高等。石墨双极板由于其长期的耐久性而广泛应用于商用车辆中。

2.金属双极板具有导电率高、价格低廉、加工方法多样、机械强度高等优点，但易受腐蚀、金属离子污染、密度高、重量重、表面有氧化膜。金属双极板的技术难点在于成形技术和金属双极板表面处理技术。其中，以非贵金属（如不锈钢、钛）为基体，辅以表面处理技术是研究的热点。主要内容是筛选导电、耐腐蚀、相容的涂层材料和制备工艺，确保涂层的致密性和稳定性

由于车辆空间（尤其是汽车）的限制，乘用车燃料电池具有较高的能量密度要求。金属双极板比石墨和复合双极板具有明显的优势。

金属双极板很大地提高了质子交换膜燃料电池组件的功率密度。金属双极板已成为轿车燃料电池的主流双极板。

3.复合双极板能更好地结合石墨板和金属板的优点。具有密度低、耐腐蚀、易成型等优点，叠层组装后效果更佳。但目前加工周期长，长期工作可靠性差，尚未得到广泛推广。近年来，复合双极板也得到了应用，如石墨/树脂复合材料和碳/碳复合材料，它们在中国具有研发能力。

随着氢燃料电池汽车的快速发展，必然对双极板的质量提出更高的要求。双极板的春天来了！

燃料电池金属双极板的设计特点

燃料电池金属双极板满足以下性能要求：

1.为了在结构上发挥单电池系列的作用，双极板具有高导电性；

2.为了隔离每个腔体的反应气体和散热水，双极板的透气性需要满足要求；

3.反应区的热量迅速转移到冷却剂中，双极板应具有较高的导热系数；

4.考虑到结构强度、振动、功率密度和低温启动，双极板材料的强度、密度和热容也应满足产品性能要求。

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