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石墨板在氢燃料电池领域的应用

2021-11-11

　　氢燃料电池行业一直存在着争议或讨论，即氢燃料电池的未来是金属板还是石墨板。基于这一主题，我们根据石墨板的性能要求和成本做了一些简单的分析。

　　1、从电化学需求函数的角度

　　 1) 形成反应气体和冷却剂通道。

　　从这个角度来看，石墨板和金属板两者之间没有本质区别。就目前的渠道断面要求而言，基本可以实现功能，加工后的石墨板在异形渠道加工方面会略有不足；模压石墨板和冲压金属板的流道类型几乎没有区别。

　　 2) 电导率/热导率

　　从材料性能的总体方向来看，石墨的导电性几乎是不锈钢的四倍，并且导热性比不锈钢好得多。当然，就需求而言，金属板和石墨板都能满足燃料电池的需求。

　　 3) 排水系统。防止通道堵塞、注水等故障

　　目前的情况是对双极板表面进行一些疏水处理，如在疏水溶液中浸泡，或进行其他表面处理。在这个水平上没有太大的差别。

石墨板

　　 4) 耐腐蚀性。主要用于延长使用寿命

　　为了提高不锈钢金属板的耐蚀性，采用了多种工艺涂层处理方法，但至少目前的情况是石墨板无法比拟的。在这一点上，石墨板完全获胜。

　　2、从机械性能需求的角度

　　 1) 机械强度。因为双极板在整个堆栈中起着支撑作用。相对而言，金属板在这一点上优于石墨板。特别是在叠层组装后的锁紧力作用下，石墨板可能存在挤压缺陷，这一点非常重要。

　　 2) 功率密度问题。

　　就密度而言，不锈钢的密度大约是石墨的4倍，因此从重量减轻的角度来看，我们必须考虑最终双极板的体积和相同区域下的厚度。因为目前的金属板更薄，可以达到1.1~1.3mm；比较薄的石墨板也约为1.3~1.6mm。因此，从这个角度来看，金属板的体积功率密度更占主导地位。

　　3、使用寿命对比

　　目前，大多数金属板供应商提供的数据在5000~10000小时之间；石墨板可提供12000到30000小时的工作时间。目前，石墨板在这一点上具有明显的优势。

　　使用寿命是一个需要长期实际工程运行验证的数据。虽然有一些替代的耐久性验证方案和标准，但只能作为参考。

　　4、成本问题

　　影响成本的因素来自两个层面。一是材料本身；二是加工技术。从原材料来看，不锈钢的单价接近石墨的两倍。但是，从加工过程的复杂性上来看，金属板的加工过程应该比石墨板更容易。

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