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石墨双极板相比金属双极板的优势及发展前景
发表时间:2020-07-29    来源:嘉裕碳素
  近年来,氢燃料电池以其能量转化率高、低排放、能量和功率密度初等优点被以为是顺应将来动力和环境要求的理想动力源之一。双极板作为其重要组成部分,在燃料电池任务进程中,起到了分配气体、导电、导热、排水等重要作用,寻觅功能优秀且本钱昂贵的双极板新资料和加工办法是燃料电池汽车产业化的重要课题。

  目前业内双极板类型分为石墨双极板、金属双极板、复合双极板等,目前石墨双极板使用较多,金属双极板有大批使用。将来究竟哪一种会占据市场主流位置,众说纷纭。

  金属双极板功率高、成本低、耐抗压,但抗腐蚀性差,成型工艺困难。

  自丰田MIRIA问世之后,一股以金属双极板电堆为中心的燃料电池浪潮在全球掀起,国际亦有不少金属双极板制造商崭露头角。高工氢电在巡回调研中,深化国际多家金属双极板制造商,在理解其技术研发状况的同时,就目前金属双极板的市场开展与相关企业停止交流。

  金属双极板具有优良的导电、导热性能、机械加工性、致密性,以及强度高、阻气性好等优势,可以为汽车使用提供良好的动力密度、高温(-40℃)启动保证,合适大批量低成本消费。思索到车辆空间限制成绩,金属双极板被国内外车企,尤其是乘用车企寄予了厚望。

  就技术角度而言,金属双极板的产品一致性及其剩余应力控制尤为关键。微观下金属双极板基材的截面上仅有大批个数的晶体,从尺度上来说属于介观尺度微细成形工艺。因而在冲压成形的进程中,金属极板上的细密流道的成形次要经过部分拉伸减薄来完成,资料活动非常少,因而资料的决裂和回弹控制困难。在大规模量产的要求下,冲压成形工艺的公差精度保证和流道成形一致性的控制显得尤为重要。

  另一个最为业界人士所讨论的,莫过于金属双极板的外表改性。金属双极板在燃料电池任务环境下面临着腐蚀成绩,需求停止外表涂层才干满足燃料电池临时波动运转的需求。

  金属耐腐蚀性能较弱,同时质子交流膜微量降解,生成水的PH值为微弱酸性,会招致金属双极板氧电极侧氧化膜增厚,降低电池功能。基于这种状况,可采用纳米涂层的方式,使其在微观下组织延续、致密,且与基体结合良好,从而更好地发扬金属双极板的功能。除此之外,在专注于金属双极板中心工艺研发的同时,亦要注重与下游电堆全体的“婚配水平”。

  还有公司中心研发团队发现,要使燃料电池中心零部件发扬最大效益,必需构成承上启下的完好设计思绪。在设计电极板的同时,也要思索到膜电极的资料选用及设计,从电极板、膜电极、电堆组装到零碎停止垂直设计,才干八面玲珑,使其婚配最佳、效率最高。

  但是虽然国际金属双极板的技术研发瓶颈逐步攻克,但真正制约金属双极板产品进一步开展的是市场限制。众所周知,我国以商用车为切入点开展燃料电池,至今成绩斐然,但关于金属双极板而言,乘用车才是最佳“归处”。

  多家金属双极板制造商都曾不谋而合的表示,即使自家产品可以成功遭到整车厂的喜爱,但真正可以卸车停止实践运转的少之又少,又或许运转工夫和里程不足以支撑制造商停止数据分析,从而完成产品的晋级迭代。但这并不影响金属双极板制造商的决心,少数企业依旧选择坚持已经的“入局初心”,寄希望于行业将来能有更好的开展。

  石墨双极板耐腐蚀性强、导电导热性好,但气密性欠佳、本钱较高、加工工夫长。相较于金属双极板,得益于国度政策开展风向,在国际现已被大规模使用。

  从高工产研氢电研究所(GGII)对全国次要氢燃料电池电堆及零碎企业调研后果来看,中国氢燃料电池电堆以石墨双极板为主,单堆额定功率以30kW居多,且次要面向商用车范畴。在高工氢电巡回进程中,深化走访了国际多家石墨双极板企业,就一系列技术及市场成绩停止讨论。

  正所谓家家有本难念的经,石墨双极板亦然。即使石墨双极板目前市场需求量大,但其空隙成绩、本钱成绩以及加工时长成绩仍有待完善。

  对此,采用特殊真空加压的方式浸渍石墨双极板,增加了制造进程中的气孔成绩。经过特殊的浸渍工艺及溶液,对石墨双极板停止封孔,大大减少孔隙率。在加工工艺上,则次要采用CNC设备及数控加工设备停止精修、流场设计与雕琢。

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