氢燃料电池叠层压机金属双极板
发布时间:
2021-12-09 17:23
燃料电池常用的金属双极板材料有石墨碳板和复合双极板。双极板是燃料电池堆的主要结构支撑。其结构设计形成了烟囱内氢气、空气和水的流动通道。金属双极板作为电堆的主要结构部件,其厚度直接影响电堆的功率密度。目前,由于行业内膜电极技术门槛较高,突破进展缓慢,提高电堆产品性能的起点仍主要集中在双极板上。
金属双极板的设计应首先根据燃料电池堆的实际使用情况,如耐久性,确定燃料电池堆双极板材料的使用类型。金属板较薄,体积功率密度较高,但耐久性较差,更适合乘用车。石墨板具有较高的耐久性,可应用于布局空间较大的商用车。双极板的厚度、深度、宽度、倾角和总长、脊宽、流场形状和压降是双极板设计的重点和难点。
金属双极板的组成:
金属双极板一般由以下五部分组成:阳极侧密封圈、阳极金属板、阴极金属板、焊缝和阴极侧密封圈。
金属双极板的基本要求:
(1) 收集和传导高导电性的电流;
(2) 为消除反应产生的水和热,要求具有良好的导热性、高疏水性和小热容;
(3) 酸性环境,要求耐腐蚀;
(4) 堵塞燃油并要求良好的气密性;
(5) 使用寿命,要求抵抗机器振动的冲击;
(6) 低密度、轻量化;
(7) 成本低,工艺简单。
目前,用于质子交换膜燃料电池试制的双极板材料主要有:
1.石墨板无孔石墨板是由碳粉或石墨粉和石墨化树脂在2500℃下烧结而成。在燃料电池的工作过程中,它具有良好的化学稳定性、高导电性和良好的抗气性。然而,加工转轮时,其脆性大、成品率低且价格昂贵。加拿大巴拉德公司开发的mark500(5kW)、mark513(10kW)和mark700(25~30kW)电池组采用无孔石墨板。将石墨粉或碳粉与树脂和导电胶混合,再加入金属粉和碳纤维。流场直接通过浇铸和注浆处理,成型后进行石墨化处理。这样,尽管生产过程降低了成本,但石墨化过程仍然保持着较高的价格。
2.金属板目前,各国质子交换膜燃料电池双极板常用的金属材料是铝、316不锈钢、钛和镍。虽然它们的导电性、耐气性和加工性能都比较好,但耐腐蚀性相对较差,不能满足燃料电池长期稳定运行的需要。因此,金属板应涂漆。
3.复合金属双极板复合双极板结合了纯石墨板和金属板的优点,具有耐腐蚀、体积小、重量轻、强度好等优点。本实用新型包括金属基复合双极板和碳基复合双极板。金属基复合双极板采用金属作为隔离板,塑料框架与金属板之间用导电胶粘合,流场板采用多孔薄碳板或石墨板。碳基复合双极板由聚合物和导电碳材料制成,通过模塑/注塑成型,有时添加碳纤维以提高板的导电性和强度。
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