热压机：金属基材双极板相比石墨双极板优势
2022.05.20
双极板是燃料电池中的重要部件，一般具有复杂的微细流场结构，发挥分配水气、支撑其他部件、收集电流等功能，其质量直接影响电堆的输出功率和使用寿命。根据美国能源部2017年发布的燃料电池系统成本报告估计，在燃料电池系统年产量在1 000台的情况下，双极板成本占整个系统成本的18%;但是随着系统年产量增至500 000台，由于其他零部件的批量成本下降较多，金属双极板成本所占比例将激增至28%。因此，实现双极板的大批量低成本制造对降低燃料电池汽车成本、推进燃料电池汽车商业化具有重要意义[10]。
然而，双极板工作时所处的环境十分复杂，需要克服 pH 值 2~3 的强酸性和潮湿环境，另外较高的运行温度(65~90 ℃)无疑会加速它的老化[14]。石墨具有优异的导电性和抗腐蚀能力，因而是制造双极板的理想材料，但天然石墨疏松多孔，并且脆性较大，所以石墨通常被压制成几毫米的厚板来抵抗机械破坏和提高致密性，这必然会大幅提高制造成本和增加整个电池组件的质量[15]。
金属基材双极板相比石墨双极板具有以下优势：
（1）金属具有良好的延展性，可采用高精度塑性成形工艺来制备具有复杂微流道特征的双极板，具有高效、高一致性等优点。
（2）金属强度一般比石墨高，因此极板厚度可以大大降低（目前主流极板大多采用 0.05~0.2 mm 厚金属板），相比1~2 mm厚的石墨双极板可大幅降低电堆的体积和重量，功率密度指标优势突出。
（3）金属的韧性较好、不易断裂，因此金属双极板特别适于工作在高振动的复杂动态工况。
此外，金属的高导电、高导热特性也使其成为双极板的优良材料。但是金属双极板也存在问题，比较突出的是其耐腐蚀性较差，因此需要对金属双极板表面进行改性处理，以保证其寿命。综合来看，金属双极板已成为燃料电池汽车电堆材料的不二之选[10]。
