燃料電池利用燃料與氧氣的化學(xué)轉(zhuǎn)化產(chǎn)生電能，其核心組件包括膜電極單元。膜電極單元是由可傳導(dǎo)質(zhì)子的膜和分別設(shè)置在膜兩側(cè)的電極(陽極和陰極)構(gòu)成的聯(lián)合體。燃料電池一般由大量堆疊設(shè)置的膜電極單元構(gòu)成，這些膜電極單元的電功率相互疊加。
燃料電池電堆是由多片雙極板與膜電極組裝而成，結(jié)構(gòu)為雙極板、膜電極、雙極板、膜電極……其中雙極板是燃料電池電堆的主要部件，占據(jù)電池電堆整體成本的40％以上。雙極板起著分隔陽極反應(yīng)物和陰極反應(yīng)物、支撐整個(gè)電池系統(tǒng)的重要作用。燃料電池內(nèi)部的微酸性環(huán)境對(duì)雙極板材料的性能要求比較高，目前只有純石墨材料能夠完全滿足雙極板材料性能上的要求。但是，純石墨材料的制造及加工成本都很高，而且加工困難，易于破碎，很難批量生產(chǎn)。目前，也有采用金屬雙極板制備燃料電池的，但是，金屬雙極板的加工成本很高，且壽命較短，長期在酸性環(huán)境下使用很容易被腐蝕。
目前，石墨基復(fù)合雙極板因其加工條件及成本上的優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用潛力巨大。但是，石墨基復(fù)合雙極板成型強(qiáng)度較低，無法壓制厚度較薄的雙極板，而且石墨基復(fù)合雙極板制備得到的電堆整體體積較大、功率密度小，很難滿足燃料電池電堆的使用需要。
雄韜紙電堆極板避免了兩種板型的缺點(diǎn)，具備抗彎強(qiáng)度高、厚度薄、壽命長、重量輕、成本低等多種優(yōu)勢(shì)。
紙電堆極板制備方式并不復(fù)雜，上料采用熱壓制成，保壓一段時(shí)間之后脫模得到樣品。從紙電堆極板的構(gòu)造來看，中間是碳紙基材，外面是“樹脂+導(dǎo)電材料”。
目前制成的小樣品極板總厚度0.38 mm （極板0.18 mm，流道深度0.2 mm），單電池1.3 mm，薄度堪比金屬極板，但耐腐蝕性遠(yuǎn)超金屬極板。
經(jīng)過數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，對(duì)比石墨雙極板、模壓雙極板、金屬雙極板三種板型來看，在抗壓、抗彎強(qiáng)度（MPa）、壽命（h）、厚度(mm)、質(zhì)量（g/片）、生產(chǎn)周期、成本（元）等多個(gè)性能指標(biāo)上，紙電堆TM極板均有很不錯(cuò)的表現(xiàn)，在導(dǎo)電性（S/cm）上還有待進(jìn)一步提升。目前紙電堆極板可以準(zhǔn)備裝堆測(cè)試。未來紙電堆將成為高功率電堆市場(chǎng)的有力競(jìng)爭(zhēng)者。
雄韜的紙雙極板制備方法可能是今年9月份申請(qǐng)的專利，CN115000442A，本申請(qǐng)公開了一種燃料電池雙極板及其制備方法，該制備方法包括如下步驟：S01、將60％?90％石墨基體、5％?30％樹脂和0?20％導(dǎo)電填充物混合均勻，得到混合物；將所述混合物進(jìn)行輥壓，得到預(yù)制板；S02、將導(dǎo)電基材與步驟S01中的預(yù)制板進(jìn)行疊放，得到多層中間體；于真空下，將所述多層中間體進(jìn)行壓制，得到帶流道的極板；所述多層中間體為具有兩層結(jié)構(gòu)或三層結(jié)構(gòu)的中間體，所述兩層結(jié)構(gòu)的中間體包括上層預(yù)制板和下層導(dǎo)電基材，所述三層結(jié)構(gòu)的中間體包括上層預(yù)制板、中間層導(dǎo)電基材和下層預(yù)制板；S03、將步驟S02中帶流道的極板于100℃?350℃加熱固化5min?180min，得到燃料電池雙極板。本申請(qǐng)能夠解決極板最薄處難以成型的問題，制備得到的雙極板成型強(qiáng)度較好，可滿足燃料電池的使用需要。
根據(jù)專利介紹，本發(fā)明通過以60％-90％石墨基體、5％-30％樹脂和0-20％導(dǎo)電填充物混合制備預(yù)制板，然后以具有三層結(jié)構(gòu)的中間體(上層預(yù)制板、中間層導(dǎo)電基材和下層預(yù)制板)制備帶流道的極板，能夠解決極板最薄處難以成型的問題，制備得到的雙極板成型強(qiáng)度較好，能夠得到厚度較薄的雙極板；采用本申請(qǐng)雙極板制得的電堆整體體積較小、功率密度較大，可以滿足燃料電池電堆的使用需要。本發(fā)明的制備方法簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本較低，生產(chǎn)效率較高，易于批量化或大規(guī)模生產(chǎn)。
所述石墨基體優(yōu)選為膨脹石墨、鱗片石墨或者微晶石墨。
所述樹脂優(yōu)選為PPS、PVDF、酚醛樹脂、PI、PES和PEI中的一種或者至少兩種的混合物。
所述導(dǎo)電填充物優(yōu)選為炭黑、碳纖維、納米碳管和石墨烯中的一種或者至少兩種的混合物。本申請(qǐng)的雙極板結(jié)構(gòu)中，存在以石墨為主體的連續(xù)導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)以及以樹脂為主體的分散式增強(qiáng)相，通過加入導(dǎo)電填充物，且控制加入的導(dǎo)電填充物為點(diǎn)狀、片狀以及線狀的納米導(dǎo)電材料，可以在樹脂(分散式增強(qiáng)相)內(nèi)形成一定的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，從而進(jìn)一步提高本申請(qǐng)雙極板結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電性能。
所述導(dǎo)電基材優(yōu)選為碳紙、碳纖維布或者石墨紙。導(dǎo)電基材能夠有效提高雙極板的韌性，同時(shí)有效保證雙極板的導(dǎo)電性能。
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原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（艾邦氫科技網(wǎng)）：雄韜推出新型紙電堆極板
