石墨雙極板與金屬雙極板的區別有哪些

近年來，氫燃料電（diàn）池以其能量轉化率高（gāo）、低排放、能量和功率密度高（gāo）等優點被（bèi）認為是適應（yīng）未來能源和環境要求的理想動力（lì）源之一。雙極板作為其重要組成部分，在燃料電池工（gōng）作過程中，起到了分配氣體（tǐ）、導電、導熱（rè）、排水等重（chóng）要（yào）作用，尋找性能優良且成本低廉（lián）的雙（shuāng）極板新（xīn）材料和加工方法是（shì）燃料電池汽車（chē）產業化的重要課題。

目前業內雙極板類型分為石墨雙極板、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（liàng）應用。未來到底哪一（yī）種會（huì）占據（jù）市（shì）場主流地位，眾（zhòng）說（shuō）紛紜，且看下文：

金屬雙極板（bǎn）功率高、成本（běn）低、耐（nài）抗壓（yā），但抗腐蝕性差，成型工藝困難

自豐田MIRIA問世（shì）之後，一股以金屬雙極板電堆為核心的燃料電池浪潮在全球掀起，國內亦有不少金屬雙（shuāng）極板製造商嶄露頭角。高工氫電在巡回調研中，深入（rù）國內多家金屬雙極板製造商，在了解其技（jì）術研發情況的同時，就目前金屬雙極板的市場發展與相關企業進行交流。

金屬雙極板具有優異的導電、導熱性能、機械加工性、致密性，以及強度高、阻氣性好等優勢，可以為（wéi）汽車（chē）應用提供良好的動力（lì）密度、低溫(－40℃)啟動保障，適合大批量（liàng）低（dī）成（chéng）本生產。考慮（lǜ）到車輛空間限製問題，金（jīn）屬雙極板被國內外車企，尤其是乘用車企寄予了厚望。

上海治臻總（zǒng）經理藍樹槐博士認為：“就技術角度而言，金屬（shǔ）雙極板的產品一致性及其殘餘應力控製尤為關鍵。微觀下金屬雙極板基材的截麵上僅有少量個數的晶體，從尺度上來說屬於介觀尺度微細成形工藝。因此在衝壓成形的過程中，金屬（shǔ）極板上的（de）細密流（liú）道的成形主要（yào）通過局部拉（lā）伸減（jiǎn）薄來實現（xiàn），材料流動非常少，因此材料的破裂和回彈（dàn）控製困難。在大規模量產（chǎn）的（de）要求下，衝壓成形工藝的公差（chà）精度保證和流道成形一致性的控製顯得尤為重要。”

另一（yī）個最為業界人士所探討的，莫過於金屬雙極板（bǎn）的表麵改（gǎi）性。金屬雙極板在燃料電池工作環境下麵臨著腐（fǔ）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（zǐ）交換膜微量降解，生（shēng）成水的PH值（zhí）為微弱酸性，會導致金屬雙極板氧電極側氧化膜增厚，降低電池性能。基於這（zhè）種情況，可采用納米（mǐ）塗層的方（fāng）式（shì），使其在微（wēi）觀下（xià）組織連續、致密（mì），且（qiě）與基體結合良好，從（cóng）而更好地發揮金屬（shǔ）雙（shuāng）極板的性能。”

除此之外，在專注於金屬雙極板核心工藝研發的同時，亦要（yào）注重與下（xià）遊電堆整體的“匹配程度”。

愛德曼CEO龔靖（jìng）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（dà）效益，必須形（xíng）成承上啟下的完整設（shè）計思路。在設計電極板的同時，也要考慮到膜（mó）電極的材（cái）料選用及設計，從電極板、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品進一步發展（zhǎn）的是市場限製。眾（zhòng）所周知，我國以商用車為切入點發展燃料（liào）電池，至今（jīn）成績斐然，但對於金屬雙極板而言，乘用車才（cái）是（shì）最佳“歸處”。

多家金屬雙極板製造商都（dōu）曾不約而同的表示，即便自家產品（pǐn）能夠成功受（shòu）到整車廠的青睞，但真正能（néng）夠（gòu）裝車進行實際運行（háng）的少之（zhī）又少，又或者運行時間和裏程不足以支撐製（zhì）造（zào）商進行數據分析，從而完成產（chǎn）品的升級迭代。但這並不影響金（jīn）屬雙極板（bǎn）製造商的信（xìn）心，多數企業仍舊選擇堅持曾經的“入局初心”，寄希望於行業未來能有更好的發展。

石墨雙極（jí）板耐腐蝕性強、導電導熱性好，但氣（qì）密性欠佳、成本較高、加工時間長

相（xiàng）較於金屬雙極（jí）板，得益於國家政策發展風向，在國內現已被大規模應用。

從高工產研（yán）氫電研（yán）究所(GGII)對全國主要（yào）氫燃料電池電堆及係統企業（yè）調研結果（guǒ）來（lái）看，中國氫燃料電池電堆以石墨雙極板為主，單堆（duī）額定功率以30kW居多，且主（zhǔ）要（yào）麵向商（shāng）用車領域。在高工氫電巡回過（guò）程中，深入走訪了（le）國內多家石墨雙極（jí）板企業，就（jiù）一係（xì）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（qián）市場需求量大，但（dàn）其空隙問題、成本問題以及加（jiā）工時（shí）長問（wèn）題仍有待完善。

對此，上海（hǎi）弘峻采用特殊真空加（jiā）壓的方式浸漬石墨雙極板，減少了製造（zào）過程中的氣孔問題。通（tōng）過特殊的浸漬（zì）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（gōng）藝上（shàng），則主要采用CNC設備及數控加工設（shè）備進行精（jīng）修、流場設（shè）計與雕刻。

在體積大小方麵，上海弘楓研（yán）發的（de）超薄石墨雙極板大大減少了燃料電池電堆的體積和重量，產品出口至美（měi）國、加拿大、意（yì）大利、韓國（guó）等國家。其超薄石墨雙極板一經問世便引（yǐn）起業內（nèi）諸（zhū）多關注，但由於石墨雙極板自身“易脆”的特性是有其本身材料所決定的，太（tài）薄（báo）的（de）石墨雙極板能否（fǒu）經受住（zhù）車輛在實際（jì）運行中的震蕩還有待考（kǎo）究。

此（cǐ）外，由於目前多數企業（yè）采用機（jī）械加工方式（shì）進行石墨雙極板的生產，導致其加工周期過長。因（yīn）此，國內亦有企業通過注塑（sù）開模的方式來縮短生產時長，提高產量，嘉裕（yù）碳素就是（shì）其中一家。該公司將特定的粘合劑加入石墨粉（fěn）中進行開模，然而采用這種方式必（bì）須對原材料的把（bǎ）控得當，否則容易出現導（dǎo）電率差，強（qiáng）度不到位，容（róng）易發生形變等問題。

縱觀當下石墨雙極板製造商（shāng）不（bú）難發現，國內（nèi）目前多數企業均以石墨製品發家，真正進入燃料電池（chí）領域時（shí）間集中在2006年至2011年之間，之後便乘著市場發展的（de）東（dōng）風在市場上占據一定的份額。

據了（le）解，石墨雙極（jí）板（bǎn）在技術層麵及商業化（huà）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（jiàng）低，不易實現大批量（liàng）生（shēng）產。若要降低成本，可從石墨材料進行優化，開發出性能（néng）更優（yōu）、成本更低、可供模壓（yā）成（chéng）型的碳基材料（liào）。

與此同時，當下“石墨雙極板是否會被金（jīn）屬雙極板所取代”亦是業內人士熱議的話題之一。

對此，上海弘楓常（cháng）務副總顧愛平表示：“作為核心零（líng）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（yōu）勢，但石墨雙極板必定是未來商用車領域的主流。”