作為質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)的關(guān)鍵部件,雙極板性能的好壞直接影響電池堆的輸出功率和使用壽命,因此尋找性能優(yōu)良且成本低廉的雙極板新材料及其成形方法已成為燃料電池產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研究中的重要課題。金屬由于具有高電導(dǎo)率、高熱導(dǎo)率、高強(qiáng)度、氣密性好以及易加工成形等優(yōu)點(diǎn),已引起廣大研究者的重視。介紹了幾種金屬雙極板材料及其成形方法,并分析各自優(yōu)缺點(diǎn),指出了金屬雙極板的未來(lái)發(fā)展方向。
質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)是一種將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能和熱能的裝置,具有能量轉(zhuǎn)化效率高、啟動(dòng)迅速、環(huán)境友好、工作安靜、可靠性高等優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用前景廣闊,但目前雙極板制造成本偏高、體積比功率偏低,嚴(yán)重制約了PEMFC的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。作為PEMFC關(guān)鍵件,雙極板的質(zhì)量占到整個(gè)燃料電池堆的60%~80%,占總成本的40%~60%。雙極板的主要功能是分隔反應(yīng)氣體、均勻?qū)敕磻?yīng)氣體、收集并傳導(dǎo)電流、支撐膜電極、實(shí)現(xiàn)整個(gè)燃料電池系統(tǒng)快速散熱和排水。為此,雙極板應(yīng)具有良好的導(dǎo)電性能、導(dǎo)熱性能、耐腐蝕性能、阻氣性能以及一定的機(jī)械強(qiáng)度,表1為美國(guó)能源部(DOE)提出的車載PEMFC雙極板的性能指標(biāo)。
縱觀國(guó)內(nèi)外雙極板的研究現(xiàn)狀,目前主要有石墨板、金屬板和復(fù)合材料雙極板等三大類材料。與復(fù)合材料和石墨雙極板相比,金屬雙極板因具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、機(jī)械加工性、致密性,適合大批量低成本生產(chǎn),受到PEMFC研究者重視。本文介紹了幾種金屬雙極板材料及其成形方法,并分析各自優(yōu)缺點(diǎn),指出了金屬雙極板的未來(lái)發(fā)展方向。
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