各类双极板的优劣势对比分析

双极板是 PEMFC 的重要组成部分，双极板的质量占燃料电池堆的60~80%，成本占20~40%，并且几乎占据了整个燃料电池堆的全部体积。

根据材料不同，目前，双极板主要分为石墨双极板、金属双极板以及复合材料双极板。

双极板图示

三种类型的双极板各有优缺点的，其详细对比如下表所示。

各类双极板优劣势对比

总得来说，石墨双极板的导电和导热性都比较好，尤其是具有较高的耐腐蚀性和耐久性能，但其劣势也同样明显，比如说加工难度高，成本高，周期长，体积大，小批量生产加工还好，目前难以满足大批量生产的要求，但在目前燃料电池汽车尚处于示范运营阶段，批量化的缺点体现的还不明显。当燃料电池汽车开始走量的时候，石墨双极板的短板就会愈发凸显。

石墨双极板图示

金属双极板的优势在于，其阻气性比较高，而相比之下石墨本身是多孔结构，在加工时还要用特定的工艺将孔堵住，即便如此也难以保证石墨双极板最终的阻气行。并且，金属双极板的加工难度比较低，能够做到超薄，因而与石墨双极板相比，金属双极板的体积较小，除此之外，金属双极板还能满足批量化的生产需求。但金属双极板也有其明显的不足之处，那就是耐腐蚀性比较差。因此，目前金属双极板的研究重点就在于如何提高涂层质量和耐腐蚀性，从而提升金属双极板的耐腐蚀性。

金属双极板图示

复合材料双极板集合了石墨双极板和金属双极板的优点，但目前市场上复合石墨板电堆较少，主要由于其成本高，工艺复杂。

下图整理了部分国内外制造商的车用PEMFC电堆的体积功率密度及其双极板类型。根据适用的车型和功率不同，可将PEMFC电堆分为高功率、中功率、低功率３类。

部分车用PEMFC电堆的体积功率密度及其双极板类型

上图中的大部分电堆都可以实现美国能源部（DOE）2020 年的目标即2.25 kW/L，少数不能达到目标的是较早期的产品。金属双极板因其在超薄状态下的成形性能优于其他材料，在高功率电堆中得到了广泛应用，而石墨双极板和复合双极板一般用于中、低功率电堆中。

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