石墨雙極板與金屬雙極板的區別有哪些

近年來，氫燃料電池以其能量轉化率高、低排放、能量和功率密度高等優(you) 點被認為(wei) 是適應未來能源和環境要求的理想動力源之一。雙極板作為(wei) 其重要組成部分，在燃料電池工作過程中，起到了分配氣體(ti) 、導電、導熱、排水等重要作用，尋找性能優(you) 良且成本低廉的雙極板新材料和加工方法是燃料電池汽車產(chan) 業(ye) 化的重要課題。

目前業(ye) 內(nei) 雙極板類型分為(wei) 石墨雙極板、金屬雙極板、複合雙極板等，目前石墨雙極板應用較多，金屬雙極板有少量應用。未來到底哪一種會(hui) 占據市場主流地位，眾(zhong) 說紛紜，且看下文：

金屬雙極板功率高、成本低、耐抗壓，但抗腐蝕性差，成型工藝困難

自豐(feng) 田MIRIA問世之後，一股以金屬雙極板電堆為(wei) 核心的燃料電池浪潮在全球掀起，國內(nei) 亦有不少金屬雙極板製造商嶄露頭角。高工氫電在巡回調研中，深入國內(nei) 多家金屬雙極板製造商，在了解其技術研發情況的同時，就目前金屬雙極板的市場發展與(yu) 相關(guan) 企業(ye) 進行交流。

金屬雙極板具有優(you) 異的導電、導熱性能、機械加工性、致密性，以及強度高、阻氣性好等優(you) 勢，可以為(wei) 汽車應用提供良好的動力密度、低溫(－40℃)啟動保障，適合大批量低成本生產(chan) 。考慮到車輛空間限製問題，金屬雙極板被國內(nei) 外車企，尤其是乘用車企寄予了厚望。

上海治臻總經理藍樹槐博士認為(wei) ：“就技術角度而言，金屬雙極板的產(chan) 品一致性及其殘餘(yu) 應力控製尤為(wei) 關(guan) 鍵。微觀下金屬雙極板基材的截麵上僅(jin) 有少量個(ge) 數的晶體(ti) ，從(cong) 尺度上來說屬於(yu) 介觀尺度微細成形工藝。因此在衝(chong) 壓成形的過程中，金屬極板上的細密流道的成形主要通過局部拉伸減薄來實現，材料流動非常少，因此材料的破裂和回彈控製困難。在大規模量產(chan) 的要求下，衝(chong) 壓成形工藝的公差精度保證和流道成形一致性的控製顯得尤為(wei) 重要。”

另一個(ge) 最為(wei) 業(ye) 界人士所探討的，莫過於(yu) 金屬雙極板的表麵改性。金屬雙極板在燃料電池工作環境下麵臨(lin) 著腐蝕問題，需要進行表麵塗層才能滿足燃料電池長期穩定運行的需求。

上海佑戈CEO王永飛表示：“金屬耐腐蝕性能較弱，同時質子交換膜微量降解，生成水的PH值為(wei) 微弱酸性，會(hui) 導致金屬雙極板氧電極側(ce) 氧化膜增厚，降低電池性能。基於(yu) 這種情況，可采用納米塗層的方式，使其在微觀下組織連續、致密，且與(yu) 基體(ti) 結合良好，從(cong) 而更好地發揮金屬雙極板的性能。”

除此之外，在專(zhuan) 注於(yu) 金屬雙極板核心工藝研發的同時，亦要注重與(yu) 下遊電堆整體(ti) 的“匹配程度”。

愛德曼CEO龔靖表示：“公司核心研發團隊發現，要使燃料電池核心零部件發揮最大效益，必須形成承上啟下的完整設計思路。在設計電極板的同時，也要考慮到膜電極的材料選用及設計，從(cong) 電極板、膜電極、電堆組裝到係統進行垂直設計，才能麵麵俱到，使其匹配最佳、效率最高。”

然而盡管國內(nei) 金屬雙極板的技術研發瓶頸逐漸攻克，但真正製約金屬雙極板產(chan) 品進一步發展的是市場限製。眾(zhong) 所周知，我國以商用車為(wei) 切入點發展燃料電池，至今成績斐然，但對於(yu) 金屬雙極板而言，乘用車才是最佳“歸處”。

多家金屬雙極板製造商都曾不約而同的表示，即便自家產(chan) 品能夠成功受到整車廠的青睞，但真正能夠裝車進行實際運行的少之又少，又或者運行時間和裏程不足以支撐製造商進行數據分析，從(cong) 而完成產(chan) 品的升級迭代。但這並不影響金屬雙極板製造商的信心，多數企業(ye) 仍舊選擇堅持曾經的“入局初心”，寄希望於(yu) 行業(ye) 未來能有更好的發展。

石墨雙極板耐腐蝕性強、導電導熱性好，但氣密性欠佳、成本較高、加工時間長

相較於(yu) 金屬雙極板，得益於(yu) 國家政策發展風向，在國內(nei) 現已被大規模應用。

從(cong) 高工產(chan) 研氫電研究所(GGII)對全國主要氫燃料電池電堆及係統企業(ye) 調研結果來看，中國氫燃料電池電堆以石墨雙極板為(wei) 主，單堆額定功率以30kW居多，且主要麵向商用車領域。在高工氫電巡回過程中，深入走訪了國內(nei) 多家石墨雙極板企業(ye) ，就一係列技術及市場問題進行探討。

正所謂家家有本難念的經，石墨雙極板亦然。即便石墨雙極板目前市場需求量大，但其空隙問題、成本問題以及加工時長問題仍有待完善。

對此，上海弘峻采用特殊真空加壓的方式浸漬石墨雙極板，減少了製造過程中的氣孔問題。通過特殊的浸漬工藝及溶液，對石墨雙極板進行封孔，大大減少孔隙率。在加工工藝上，則主要采用CNC設備及數控加工設備進行精修、流場設計與(yu) 雕刻。

在體(ti) 積大小方麵，上海弘楓研發的超薄石墨雙極板大大減少了燃料電池電堆的體(ti) 積和重量，產(chan) 品出口至美國、加拿大、意大利、韓國等國家。其超薄石墨雙極板一經問世便引起業(ye) 內(nei) 諸多關(guan) 注，但由於(yu) 石墨雙極板自身“易脆”的特性是有其本身材料所決(jue) 定的，太薄的石墨雙極板能否經受住車輛在實際運行中的震蕩還有待考究。

此外，由於(yu) 目前多數企業(ye) 采用機械加工方式進行石墨雙極板的生產(chan) ，導致其加工周期過長。因此，國內(nei) 亦有企業(ye) 通過注塑開模的方式來縮短生產(chan) 時長，提高產(chan) 量，嘉裕碳素就是其中一家。該公司將特定的粘合劑加入石墨粉中進行開模，然而采用這種方式必須對原材料的把控得當，否則容易出現導電率差，強度不到位，容易發生形變等問題。

縱觀當下石墨雙極板製造商不難發現，國內(nei) 目前多數企業(ye) 均以登录雷竞技app页面發家，真正進入燃料電池領域時間集中在2006年至2011年之間，之後便乘著市場發展的東(dong) 風在市場上占據一定的份額。

據了解，石墨雙極板在技術層麵及商業(ye) 化層麵都相對成熟，但如若繼續采用機械加工的方式，石墨雙極板的成本費用實難降低，不易實現大批量生產(chan) 。若要降低成本，可從(cong) 石墨材料進行優(you) 化，開發出性能更優(you) 、成本更低、可供模壓成型的碳基材料。

與(yu) 此同時，當下“石墨雙極板是否會(hui) 被金屬雙極板所取代”亦是業(ye) 內(nei) 人士熱議的話題之一。

對此，上海弘楓常務副總顧愛平表示：“作為(wei) 核心零部件的製造商，應當沉下心來進行技術研發，將核心技術掌握在自己手中。金屬板固然有其優(you) 勢，但石墨雙極板必定是未來商用車領域的主流。”