双极板又称集流板,其功能是提供气体流道,防止电池气室中的氢气与氧气串通,并在串联的阴阳两极之间建立电流通路。双极板是燃料电池重要部件之一,其重量约占PEMFC电堆的80%,成本约占24%。
PEMFC燃料电池电堆成本结构
在保持一定机械强度和良好阻气作用的前提下,双极板厚度应尽可能地薄,以减少对电流和热的传导阻力。目前市场上氢燃料电池的双极板材料有石墨、金属和复合材料三类。
上表为三种双极板参数对比。
石墨材料是最早开发用于PEMFC双极板的材料,其优势是耐腐蚀性强,耐久性高,但不足的是制作周期长,抗压性差,成本高,目前广泛应用于专用车与客车。
金属双极板强度高、韧性好,而且导电、导热性能好,功率密度更大,可以方便的加工制成很薄的PEMFC双极板(0.1～0.3 mm),主要应用于乘用车,如丰田Mirai采用的就是金属双极板,其燃料电池模块功率密度达到3.1kW/L;英国Intelligent Energy新一代EC200-192金属双极板燃料电池模块的功率密度更是达到了5kW/L。
复合材料双极板兼具石墨材料的耐腐蚀性和金属材料的高强度特性,未来将向低成本化方向发展。
目前国际市场上,欧美日石墨、金属双极板整体较强,美、英复合材料双极板处于世界先进水平。国内石墨双极板较成熟,个别厂商生产的石墨双极板部分性能已达国际先进水平,如上海弘枫实业、上海弘竣、淄博联强等企业。金属和复合材料双极板在我国研究较晚,技术仍有较大提升空间。现阶段国内金属和复合材料双极板的相关研究机构及企业有武汉理工大学、爱德曼氢能源、新源动力等。
