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雙極板
來源:互聯網

雙極板(英文名bipolar plate)是因一個單電池所產生的電壓較低,為了使燃料電池在實際中得到應用,必須把多個單電池通過起導電作用的隔板串聯起來組成電堆,此隔板的一側與1個單電池的陽極側接觸,另一側則與相鄰單電池的陰極側接觸,因此把此板叫做雙極板。

雙極板是PEMFC的關鍵部件之一,起著均勻分配燃料和氧化劑,實現電堆內各單池間的電的連接,支撐電堆、收集并導出電流、阻隔反應氣體等功能。除此之外,雙極板還有隔絕反應氣、傳導氣流和提供反應氣體通道等功能。

雙極板按制作材料類型大體可以分為三類:碳基雙極板、復合雙極板和金屬雙極板。復合雙極板又分為結構復合雙極板和材料復合雙極板。

作用

雙極板(又稱隔板)的功能是提供氣體流道,防止電池氣室中的氫氣氧氣串通,并在串聯的陰陽兩極之間建立電流通路。在保持一定機械強度和良好阻氣作用的前提下,雙極板厚度應盡可能地薄,以減少對電流和熱的傳導阻力。

材料

雙極板材料大致可分為3類:炭質材料、金屬材料及金屬與炭質的復合材料

(1)炭質材料。炭質材料包括石墨、模壓炭材料及膨脹(柔性)石墨。傳統雙極板采用致密石墨,經機械加工制成氣體流道。·石墨雙極板化學性質穩定,與MEA之間接觸電阻小。

(2)金屬材料。鋁、、鈦及不銹鋼等金屬材料可用于制作雙極板。金屬雙極板易加工,可批量制造,成本低,厚度薄,電池的體積比功率與比能量高。

(3)復合材料。若雙極板與MEA之間的接觸電阻大,歐姆電阻產生的極化損失多,運行效率下降。在常用的各種雙極板材料中,石墨材料的接觸電阻最小,不銹鋼和鈦的表面均形成不導電的氧化物膜使接觸電阻增高。

表面處理

雙極板需要做適當的表面處理。在雙極板陽極側經鍍鎳處理后導電性能良好,且不易被電解質潤濕,可避免電解質流失。在電解質隔膜與電極有效面積以外的雙極板的柔性接觸,可有效地阻止氣體向外泄露,此即所謂的“濕密封”。為減少在“濕密封”部位熔融碳酸根不銹鋼的腐蝕,需要對雙極板邊框做“滲鋁”保護處理。

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