石墨燃料电池是一种将燃料和氧化剂的化学能直接转化成电能的电化学反响装置。一节燃料电池由阳极、阴极和电解质隔阂构成。燃料在阳极氧化,氧化剂在阴极还原,然后完结整个电化学反响。电解质隔阂的功能为切割燃料和氧化剂并起到离子传导的作用。
石墨燃料电池结构简略,核心部件是双极板和膜电极。双极板按资料体系主要分为两类,即金属双极板和石墨双极板。目前我国市场上车用燃料电池电堆以石墨板为主,包括外国公司的纯石墨双极板以及本土公司的金属石墨复合双极板。这类双极板的尺寸精度高、结构稳定性好、流道易于细密化、资料化学稳定性高,并且氢气/空气/冷剂三腔结构能够独立规划,因此具有寿数与可靠性优势,能够完全满意当前阶段的车用要求。但受制于厚度、重量、加工工艺、热容等下风,石墨板电堆在比功率密度、量产本钱、低温发动等方面无法满意乘用车的需求,目前只在大巴车、物流车等领域应用,并且运用地域受限。
与石墨双极板比较,金属双极板具有类似的高导电、导热才能;更好的机械强度、阻气才能和抗冲击才能,进而使双极板更薄更轻、可大起伏提高比功率密度;以及更少的工序和成熟的量产工艺,然后大幅下降量产本钱;大幅下降的热容使金属板具有了更强的低温发动才能。虽然金属板在成型细密化、残余应力操控、耐蚀性、规划自由度等方面具有下风,但跟着产业的发展,相关问题现已得以处理。
在金属成型方面,日本、欧洲的公司经过模压、液压、高速热成型等工艺,现已处理了流道细密化和平整度问题;国内多家企业也已获得打破,挨近或达到国外先进水平,并且本钱大幅下降。
在金属板防腐涂层方面,国内企业也已完全获得打破,使资料问题不再是金属板电堆寿数的短板。在结构规划上,国内外均已趋于成熟,能够经过合理规划有效躲避金属板固有的结构缺陷。丰田Mirai、本田Clarity、现代Nexo等量产燃料电池车型均选用金属双极板。
相信跟着燃料电池产业化推动,金属双极板以其比功率密度、低温发动才能、量产本钱等优势,在进一步确认金属薄板成型、外表涂层寿数等关键技术打破性成果的基础上,必将占领越来越多的市场份额,成为燃料电池汽车的必然选择。