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一种石墨双极板燃料电池电堆冲刷测试平台设计开发

2021-07-31王永湛胡宝宝高旭峰

上海节能 2021年7期

王永湛胡宝宝高旭峰

1.上海神力科技有限公司

2.西安交通大学 能源与动力工程学院

3.上海方时新能源汽车租赁有限公司

0 引言

近年来,资本市场持续看好氢能及燃料电池产业,不断加大投入。同时,从中央到地方对氢能及燃料电池产业的大力支持,使产业发展迅速。目前,国内氢能及燃料电池发展,表现为以质子交换膜燃料电池(PEMFC)为主要产品、以车用为主要应用场景的特点[1]。PEMFC不受卡诺循环的限制[2],具有低温运行、零污染排放、转化效率高、功率密度高等优点[3],被认为最有可能替代传统内燃机的能量装置之一。

双极板是PEMFC的重要部件之一,是燃料电池电堆重要的质量组成,占据了电堆约80%的体积。随着市场化推进的深入,燃料电池也逐渐向更大功率发展,使用的双极板数量也越来越多,有些电堆双极板数量已经超过500片,双极板的可靠性对电堆可靠性起到决定性的作用。在燃料电池内,双极板主要肩负分配反应气体、传导电流和热量、为反应生成物(水蒸气和液态水)提供排出的流道等功能[4],其详细的功能、属性及特征描述见图1。为满足其功能属性,双极板必须具有较高的电导率、较低的氢渗透率和较高的导热率,并需要足够的机械强度为膜电极组件提供结构支撑。为此,研究人员已经研究了不同类型的极板材料,如金属、合金、金属涂层、石墨、复合材料等,致力于开发具有成本效益的轻质双极板。在这些材料中,石墨双极板凭借优良的耐电化学腐蚀性、高电导率和低比重等优势,成了双极板制造的主流选择[5]。……

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