近年来,氢燃料电池以其能量转化率高、低排放、能量和功率密度上等所长被以为是符合另日能源和处境恳求的理思动力源之一。双极板举动其主要构成部门,正在燃料电池职业历程中,起到了分拨气体、导电、导热、排水等主要功用,寻找机能良好且本钱低廉的双极板新质料和加工步骤是燃料电池汽车资产化的主要课题。
目前业内双极板类型分为石墨双极板、金属双极板、复合双极板等,目前石墨双极板操纵较众,金属双极板有少量操纵。另日事实哪一种会吞没商场主流职位,众口纷纭,且看下文:
自丰田MIRIA问世之后,一股以金属双极板电堆为中心的燃料电池海潮正在环球掀起,邦内亦有不少金属双极板创制商崭露头角。高工氢电正在巡行调研中,长远邦内众家金属双极板创制商,正在领悟其本事研发处境的同时,就目前金属双极板的商场成长与相干企业举办交换。
金属双极板具有优异的导电、导热机能、呆滞加工性、致密性,以及强度高、阻气性好等上风,可认为汽车操纵供给优良的动力密度、低温(-40℃)启动保险,适合大宗量低本钱临盆。切磋到车辆空间限定题目,金属双极板被邦外里车企,特别是乘用车企寄予了厚望。
上海治臻总司理蓝树槐博士以为:“就本事角度而言,金属双极板的产物一概性及其渣滓应力限制尤为闭节。微观下金属双极板基材的截面上仅有少量个数的晶体,从标准上来说属于介观标准微细成形工艺。是以正在冲压成形的历程中,金属极板上的精密流道的成形苛重通过限制拉伸减薄来告终,质料活动特地少,是以质料的粉碎和回弹限制贫穷。正在大范畴量产的恳求下,冲压成形工艺的公差精度保障和流道成形一概性的限制显得尤为主要。”
另一个最为业界人士所斟酌的,莫过于金属双极板的轮廓改性。金属双极板正在燃料电池职业处境下面对着侵蚀题目,需求举办轮廓涂层智力知足燃料电池永久牢固运转的需求。
上海佑戈CEO王永飞体现:“金属耐侵蚀机能较弱,同时质子换取膜微量降解,天生水的PH值为衰弱酸性,会导致金属双极板氧电极侧氧化膜增厚,低落电池机能。基于这种处境,可采用纳米涂层的办法,使其正在微观下机闭延续、致密,且与基体团结优良,从而更好地阐扬金属双极板的机能。”
除此除外,正在专心于金属双极板中心工艺研发的同时,亦要珍视与下逛电堆全部的“成婚水准”。
爱德曼CEO龚靖体现:“公司中心研发团队展现,要使燃料电池中心零部件阐扬最大效益,必需造成承先启后的完好安排思绪。正在安排电极板的同时,也要切磋到膜电极的质料选用及安排,从电极板、膜电极、电堆拼装到编制举办笔直安排,智力面面俱到,使其成婚最佳、服从最高。”
然而尽量邦内金属双极板的本事研发瓶颈慢慢攻下,但真正限制金属双极板产物进一步成长的是商场限定。有目共睹,我邦以商用车为切入点成长燃料电池,至今功劳斐然,但对付金属双极板而言,乘用车才是最佳“归处”。
众家金属双极板创制商都曾不约而同的体现,即使自家产物可以胜利受到整车厂的青睐,但真正可以装车举办实质运转的少之又少,又或者运转时代和里程亏空以支持创制商举办数据理会,从而竣工产物的升级迭代。但这并不影响金属双极板创制商的决心,众半企业依旧抉择坚决已经的“入局初心”,寄祈望于行业另日能有更好的成长。
从高工产研氢电切磋所(GGII)对宇宙苛重氢燃料电池电堆及编制企业调研结果来看,中邦氢燃料电池电堆以石墨双极板为主,单堆额定功率以30kW居众,且苛重面向商用车界限。正在高工氢电巡行历程中,长远走访了邦内众家石墨双极板企业,就一系列本事及商场题目举办斟酌。
正所谓家家有本难念的经,石墨双极板亦然。即使石墨双极板目前商场需求量大,但其空位题目、本钱题目以及加工时长题目仍有待美满。
对此,上海弘峻采用额外真空加压的办法浸渍石墨双极板,削减了创制历程中的气孔题目。通过额外的浸渍工艺及溶液,对石墨双极板举办封孔,大大削减孔隙率。正在加工工艺上,则苛重采用CNC筑筑及数控加工筑筑举办精修、流场安排与琢磨。
正在体积巨细方面,上海弘枫研发的超薄石墨双极板大大削减了燃料电池电堆的体积和重量,产物出口至美邦、加拿大、意大利、韩邦等邦度。其超薄石墨双极板曾经问世便惹起业内诸众闭切,但因为石墨双极板本身“易脆”的特征是有其自己段料所裁夺的,太薄的石墨双极板能否经受住车辆正在实质运转中的振撼再有待讲求。
其余,因为目前众半企业采用呆滞加工办法举办石墨双极板的临盆,导致其加工周期过长。是以,邦内亦有企业通过注塑开模的办法来缩短临盆时长,提升产量,嘉裕碳素便是个中一家。该公司将特定的粘合剂列入石墨粉中举办开模,然而采用这种办法必需对原质料的把控适合,不然容易显露导电率差,强度不到位,容易发作形变等题目。
纵观当下石墨双极板创制商不难展现,邦内目前众半企业均以石墨成品兴家,真正进入燃料电池界限时代齐集正在2006年至2011年之间,之后便乘着商场成长的春风正在商场上吞没必然的份额。
据领悟,石墨双极板正在本事层面及贸易化层面都相对成熟,但如若连接采用呆滞加工的办法,石墨双极板的本钱用度实难低落,不易告终大宗量临盆。若要低落本钱,可从石墨质料举办优化,开拓出机能更优、本钱更低、可供模压成型的碳基质料。
与此同时,当下“石墨双极板是否会被金属双极板所代替”亦是业内人士热议的话题之一。
对此,上海弘枫常务副总顾爱平体现:“举动中心零部件的创制商,应该重下心来举办本事研发,将中心本事控制正在己方手中。金属板当然有其上风,但石墨双极板一定是另日商用车界限的主流。”
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