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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