双极板

摘要： 质子交换膜燃料电池(PEMFC)以氢能为主要能源,具有能量转换效率高、对环境友好、工作温度低等优点,有着广阔的应用前景,但PEMFC技术在成本和性能指标方面还面临着严峻的挑战。双极板是PEMFC的重要组成部分,在其重量和成本中占有很大比例,并且具有诸多无可替代的作用。总结了3种常用的双极板基体材料(石墨材料、复合材料、金属材料)及其常用的几种改性方式的特点,重点综述了近几年应用较多、成本低廉的不锈钢双极板及其常用的改性手段。

摘要： 目的解决恒电位电化学氮化时高的过电位引起的析氢反应对316LSS综合性能的恶化,提出采用恒电流技术对其进行电化学氮化改性,并确定最佳的试验参数。方法借助于循环伏安、计时电位,交流阻抗和动电位极化等电化学方法,扫描电镜及X射线光电子能谱分析,研究还原电流密度对316LSS表面形貌、耐腐蚀性能、疏水性能和接触电阻等的影响。结果还原电流密度为5 mA/cm^(2)时,反应后表面形成的氮掺杂凸起结构呈现明显的疏水性能,最大疏水角为103.7°。140 N/cm^(2)的压紧力下,界面接触电阻为8.9 mΩ·cm^(2),在0.5 mol/L H_(2)SO_(4)+5 mg/L F–的测试电解质中,腐蚀电流密度为0.025μA/cm^(2)。同一极板在阴、阳极总共长达13 h的耐久性测试中,腐蚀电流密度均小于1μA/cm^(2),且腐蚀后表面只出现了少量的腐蚀坑。结论316LSS在0.5 mol/L KNO_(3)+0.1 mol/L HNO_(3)的混合溶液中,经恒电流氮化改性后,综合性能明显提高。恒电流电化学改性过程中,316LSS钝化膜中氧化铁膜层的选择性溶解和氧化铬被氮掺杂,两者共同作用提高了316LSS的稳定性和电导率。证明了恒电流电化学氮化改性316LSS双极板可以达到比恒电位更好的效果,这为低成本、长寿命的金属双极板开发提供了新的可选方案。

摘要： Bruker Alicona在技术研发的道路上致力于紧随行业发展,将自身研发的光学三维非接触测量方案应用于各行各业。在新能源领域,Bruker Alicona和业界领先的研究所和公司保持了紧密合作;在燃料电池研发上,Bruker Alicona的高精度、非接触和非破坏性质的测量方案获得了客户的高度肯定,不仅因为Bruker Alicona能提供稳定可信的三维真彩信息,还能提供全面的数据分析,从而大大减少研发过程中的数据处理和分析,提高整体的研发效率和后期的质量保障。

摘要： 目的满足质子交换膜燃料电池双极板的使用要求。方法采用热丝增强等离子体磁控溅射技术,通过改变热丝放电电流调控溅射等离子体密度,在Ti6Al4V(TC4)合金表面制备了氮化铬(CrN)薄膜。结果随着热丝放电电流从0 A增加至32 A,真空腔内等离子体密度增强,‒50 V偏压下基体偏流密度从0.07 mA/cm^(2)增至0.7 mA/cm^(2)。CrN薄膜择优取向从低应变能的(111)转变成表面能更低的(200)择优取向。薄膜表面形貌由较疏松的四棱锥型转变成致密球形;无热丝时,CrN薄膜显示有铬的(110)衍射峰且铬原子数分数为52.16%,为富金属薄膜。热丝放电电流为16 A和32 A时,CrN薄膜中的铬原子数分数分别降至50.79%和49.82%,且无Cr的衍射峰,即逐渐转变为贫铬。采用热丝辅助磁控溅射,将使氮气离化率增大,活性增强,引起薄膜贫铬。模拟双极板工作环境下,与TC4腐蚀电流密度1.5×10^(‒8) A/cm^(2)相比,CrN薄膜的腐蚀电流密度由无热丝的3×10^(‒5) A/cm^(2)降至使用热丝的9×10^(‒9) A/cm^(2)。对电化学阻抗谱拟合等效电路表明,无热丝放电电流条件下制备的CrN薄膜等效电路中出现了基体与涂层间的电阻,说明疏松涂层为腐蚀液提供了通道,在基体和涂层间形成了腐蚀。16 A和32 A热丝放电电流条件下制备的CrN薄膜与表面无涂层的钛合金等效电路相同,说明致密涂层能有效阻碍腐蚀介质的渗入,具有最佳腐蚀抗性。无热丝放电电流时接触电阻为7.95 mΩ·cm^(2),热丝放电电流16 A时接触电阻增至15.65 mΩ·cm^(2),32 A时接触电阻大幅增加。结论在质子交换膜燃料电池双极板备选材料钛合金表面制备致密CrN薄膜,增强了基体的耐蚀性,但贫铬组分导致薄膜电阻增大。在钛合金电极板表面制备致密且略富金属或化学剂量比相当的CrN薄膜,将满足其作为燃料电池双极板的使用条件。

摘要： 氢燃料电池作为一种新型燃料电池,备受各国关注。当前,各国氢燃料电池汽车开发部门已攻克质子交换膜、反应催化剂、双极板等技术难关,但是氢燃料电池汽车在长期应用过程中出现的电池性能下降、氢气供应不足等问题仍未解决。本文分析了质子交换膜、催化剂、双极板流场和储氢罐等因素对氢燃料电池汽车发展的影响,发现低氟或不含氟类质子交换膜、石墨烯类催化剂、仿生类流场设计及炭纤维类耐压储氢罐等能有效改善氢燃料电池汽车的性能并有望在未来实践中得到应用。同时,在总结氢燃料电池汽车开发研究已经取得的成果的基础上,归纳了现阶段汽车研发过程中急需攻破的技术难关以及未来攻破相关问题的主要研究方向,最后对氢燃料电池汽车的研究发展趋势进行了展望,以期为其工业应用提供参考。

摘要： 纯钛薄板因耐蚀性好、密度低和比强度高等特点,被认为是质子交换膜燃料电池双极板的理想材料。通过冲压工艺对厚度为0.1 mm的超薄钛板(纯钛薄板)进行冲压,实现了超薄钛双极板的微流道精密成型。研究了不同冲压载荷、保压时间及各向异性对超薄钛双极板微流道冲压成型的影响,并通过模具加热冲压试验,总结了温度对成型效果的影响规律。研究发现,室温时钛板沿轧制方向(Rolling Direction,RD)、对角线方向(Diagonal Direction,DD)和垂直轧制方向(Tangential Direction,TD)取向所能成型的流道极限深度分别为496.6、521.5和589.6μm;温度的升高会降低钛板的变形抗力,与室温成型相比,高温成型的双极板在流道深度大幅增加的同时流道局部壁厚集中减薄现象也有所改善,提高了双极板的整体成型效果。

摘要： 近日,米其林与佛吉亚(Faurecia)组建的合资公司森碧欧(Symbio)宣布,与汽车工业领域供应商德国舍弗勒(Schaeffler)集团达成协议:共同创立合资企业Innoplate,双方各占股50%,生产作为氢燃料电池重要组件的燃料电池双极板(BPP),助力全球可持续交通出行和能源解决方案。图为氢燃料电池重要组件——燃料电池双极板(BPP)Innoplate预计将于今年年底前正式成立,并在法国阿格诺设立首家工厂,为当地创造逾120个就业岗位。

摘要： 通过可再生能源电解水制氢,用于交通、工业等亟需脱碳的领域,是实现绿色可持续发展的重要技术路径。可再生能源具有波动性特征,风电表现为实时随机波动,而光伏发电表现为较为规律的昼夜周期特性。当电解槽输入波动性电源时,电解槽电压和电流发生变化,电流变化幅度明显高于电压。本文综述了碱性电解槽和质子交换膜电解槽在波动性电源输入下的性能衰退机制和材料劣化机理。对于碱性电解槽,波动性电源变化在分钟级以下时,电解槽无法快速跟随响应,导致反应平衡和热平衡无法建立,可能产生电极催化剂溶解、聚集,隔膜机械损伤,电解液析出堵塞反应通道等现象,使得电解槽性能发生衰减。对于质子交换膜电解槽,电源波动性导致阳极催化剂溶解、迁移、沉积和聚集,隔膜由于局部热点和羟基自由基攻击发生降解,双极板发生溶解和氧化腐蚀,导致电解槽性能下降。基于波动性对电解槽的工况-材料-结构-性能影响规律,进行正向设计开发,研究缓解策略,提升电解槽抵抗电源波动性能力,从而增加可再生能源利用率,对于降低电解水制氢成本、推动规模化应用具有重要意义。

摘要： 发展及推广新能源燃料电池汽车,是我国节能减排、绿色发展的重要战略。与国外燃料电池汽车相比,我国燃料电池汽车的发动机功率、电堆功率密度、电池寿命等方面尚存在一定的差距,限制了我国燃料电池汽车的商业化应用。提高车用燃料电池的功率密度可提高电池性能或减小电池体积,即可从提高催化剂、质子交换膜及双极板等的性能等来提高电堆的功率密度。本文综述了催化剂、质子交换膜及双极板等关键技术的研究进展,将助于解决我国燃料电池汽车功率、寿命、成本等瓶颈问题,推动我国燃料电池汽车商业化发展,缩小和消除与国外技术的差距。

摘要： 【目的】揭示氮化物涂层在质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)环境中潜在的应用价值,阐明其耐蚀和导电机制。【方法】采用等离子体气相沉积技术在SS304不锈钢表面制备氮化物涂层,利用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、能量色散X射线谱(X-ray energy dispersive spectrum,EDS)和X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)等微观手段对氮化物涂层的形貌和组织结构进行表征,通过电化学测试和界面接触电阻测量等手段评价涂层的耐蚀性和导电性。【结果】氮化物涂层均匀致密,与基体结合紧密,具有一定的疏水性,有效提高了不锈钢基体在酸性溶液中的耐蚀性,使得不锈钢基体的自腐蚀电位升高了187 mV。在酸性溶液的浸泡下,氮化物涂层的开路电位始终比基体的高,且腐蚀前后氮化物涂层都保持着良好的导电性,其界面接触电阻都比基体的低。【结论】施加氮化物涂层的SS304不锈钢的导电性和耐蚀性明显比基体的好,这与氮化物涂层本身具有良好的化学稳定性有关。

摘要： 以质子交换膜燃料电池电堆双极板的阳极侧流道为研究对象,进行稳态工况下的计算流体力学建模及仿真,分析并比较不同流道形式和不同流道截面形状下的气体分配均匀性及压力损失.结果表明:对于直线形、折线形和波浪形多路平行流道,波浪形多路平行流道中气体流速有所提高,并且分布最为均匀;在波浪形多路平行流道的基础上,流道截面面积不变,截面形状为矩形、等边三角形、半圆形、等腰梯形时,对压力分布的影响不大;当流道截面为半圆形和等边三角形时气体流速分布一致性更佳.

摘要： 本文采用主动驱动有序固着研磨加工方式来实现微型燃料电池双极板表面微流道的制造，对研磨轨迹进行了均匀性、分形特征和开孔率进行分析，测试分析得到了双极板最大功率密度。主动驱动研磨轨迹不重复所需的条件为:转速比为有理数的情况下轨迹会发生重复，且重复时间为研磨盘与工件中转速最低者完成一圈所需的时间。铜双极板最优加工参数为载荷94.4kpa,转速40r/min、时间180s;不锈钢双极板最优加工参数为载荷94.4kpa、转速40r/min、时间300s。铜双极板开孔率为51.71%，不锈钢双极板开孔率为48.96%.测试得到最大功率密度为165mW/cm2.

摘要： 采用粉体聚芳基乙炔树脂作为粘结剂,粉体石墨为导电填充,经过机械混合后热压成型,制备了一种新型的石墨基复合材料双极板.研究了原料性质、石墨含量、热压温度等参数对双极板密度、导电性、弯曲强度和氢气透气率的影响.结果表明,随着石墨含量的增加,复合材料双极板的密度、导电性和透气率增大,弯曲强度下降.当石墨含量为70%时,聚芳基乙炔/石墨复合双极板的综合性能较好.

摘要： 不锈钢以其价廉、质轻、易成型以及良好的导电导热性能而成为极具潜力的双极板备选材料,但其在燃料电池阴极条件下易钝化,增加界面接触电阻,在阳极条件下金属会发生溶解,引起催化剂中毒。本文采用喷涂技术在镀薄银316L不锈钢/316L不锈钢板制备导电碳涂层,利用动电位极化、恒电位极化研究涂碳膜层在0.5mol·L-1 H2SO4+2ppmF-腐蚀液中耐腐蚀行为。结果表明,涂碳层后316Lss的腐蚀电位提高了400-500mV,腐蚀电流密度下降l-2个数量级,其中镀银-涂碳层不锈钢板与扩散层之间的接触电阻值为16.7 mΩ· cm2.不锈钢表面制备碳涂层可以有效提高不锈钢双极板的耐腐蚀性能,但接触电阻较大,通过预镀一层薄银,再制备碳层,可使其接触电阻进一步降低。

摘要： 本文采用模压热固化二步法，以天然鳞片石墨作导电骨料、炭黑为添加剂和自制氨酚醛树脂为粘结剂制备燃料电池用天然石墨/树脂复合材料双极板。系统考察了树脂含量、溶剂比、炭黑含量、成型压力以及固化温度等因素对复合材料双极板性能的影响。结果表明，随着石墨含量、模压压力、热固化温度的增加，双极板的电导率增加，但双极板的抗折强度随着石墨含量、热固化温度的增加而减小。制备天然石墨/树脂复合材料双极板的最佳条件为：氨酚醛树脂含量为15～20wt%，炭黑含量为4～5wt%，溶剂比为1.0，成型压力为8～10MPa，固化温度为160～180°C。

摘要： 以天然鳞片石墨和膨胀石墨为导电骨料，酚醛树脂为粘结剂，炭黑为添加剂，通过模压工艺制备石墨/树脂复合双极板。在酚醛树脂含量为20wt％、模压压力为200MPa、固化温度为180°C的工艺条件下，探讨了天然鳞片石墨与膨胀石墨配比对复合双极板结构和性能的影响。研究结果表明：双极板的电导率随着膨胀石墨含量的增加而增大，而强度则逐渐降低，膨胀石墨含量的增加会导致双极板的吸水率和显气孔率增大。

摘要： 采用模压热固化二步法,以改性酚醛树脂、天然鳞片石墨、炭黑等为主要原料制备天然石墨/酚醛树脂复合材料。系统考察了树脂含量、石墨粒度、炭黑含量、溶剂比以及成型压力等因素对复合材料性能的影响。结果表明:当树脂含量为15wt﹪,石墨粒度为-200目,炭黑含量为4wt﹪,溶剂比为1.0,成型压力为200MPa时制得的天然石墨/酚醛树脂复合材料的抗折强度>38MPa,电导率>126S·cm-1,密度>1.859·cm-3,可满足质子交换膜燃料电池用双极板的使用要求。

摘要： 本研究以金属材料与高分子/石墨复合材料当作替代性双极板的材料。由于金属双极板在质子交rn换膜燃料电池微酸的环境中会发生腐蚀问题，而使得解离之金属离子毒化质子交换膜，造成电rn池效能下降。因此为改善此一状况，必须对基材实施表面改质处理。本研究基于考量成本及结rn合表面处理制程特性，选定之基材为SS420与SS430不锈纲，并以粉浴法实施表面改质。为了验rn证此技术在燃料电池应用上的可行性，于模拟燃料电池环境下进行动电位及定位极化测试，rn并且进行接触阻抗量测与成分分析。而复合材料虽然在效能与加工性上，优于传统石墨，然而rn其强度与金属相差甚远。于是本研究在复合材料中加入金属网，除了能大大的提升强度，也能rn够增加其导电性与导热性。

摘要： 质子交换膜燃料电池关键材料及部件(电催化剂、质子交换膜、炭纸、双极板)的国产化是降低中国燃料电池产品成本的关键因素之一。新源动力股份有限公司根据燃料电池电堆的技术要求,与国内相关单位合作进行了关键材料和部件的应用开发,目前已成功开发出与国外同类产品性能相当的材料和部件:复合膜产品已实现小批量生产,炭纸和电催化剂已具备批量制造能力,这些技术的应用可以大幅度降低PEMFC电堆的材料成本,为中国燃料电池产品的批量应用奠定了良好的基础。

摘要： 本文分析了质子交换膜燃料电池的主要技术问题,说明阴极、阳极和质子交换膜三合一组件和双极板是关键元件,并介绍了有关新材料开发应用情况,对燃料电池的开发有一定参考价值.

摘要： 本发明提供一种燃料电池双极板，所述燃料电池双极板在保持其机械强度的同时，具有被提高的电导率；用于制备该双极板的方法；以及包含该双极板的燃料电池。提供包含由片状模制材料形成的层压模制品(1)的燃料电池双极板，其中片状模制材料包含树脂和碳材料，并且其中层压模制品(1)具有以表面层C(11)/内层B(12)/中心层A(13)/内层B’(14)/表面层C’(15)这种顺序安置的层压结构，并且其中中心层A(13)、内层B(12)、内层B’(14)、表面层C(11)和表面层C’(15)中的每一个都由单层或多层片状模制材料构成，并且其中当中心层A(13)的碳材料含量被称作a、内层B(12)的碳材料含量被称作b、内层B’(14)的碳材料含量被称作b’、表面层C(11)的碳材料含量被称作c以及表面层C’(15)的碳材料含量被称作c’时，满足关系55≤a≤85、55≤c≤85、55≤c’≤85、10≤a-b≤30、10≤c-b≤30、10≤a-b’≤30和10≤c’-b’≤30(a、b、b’、c和c’的单位为体积％)。

摘要： 本发明涉及一种用于电化学系统的双极板(1)，包括具有用于介质分布的第一流场(2a)的第一板(2)和具有用于介质分布的第二流场(3a)的第二板(3)。第一板在第一流场区域中至少多个区域包括平面部分(4)，从该平面部分离散凸起(5)以分布方式彼此间隔开凸起设置。此外，提出一种用于制造该双极板的方法以及包含该双极板的电化学系统。根据本发明，可以以一种廉价的方法来制造双极板，其允许燃料电池结构具有低外围消耗(泵、压缩机)的作用并且其相对于它们的操作更安全。

摘要： 本发明涉及一种用于电化学系统(1)的双极板(2)，该双极板(2)包括彼此连接的两个隔板(2a、2b)，隔板(2a、2b)中的至少一个具有板主体(21)和至少一个凸片(30、31、32、39)，至少一个凸片(30、31、32、39)与板主体(21)形成为单一件，并且能经由预定断裂点(33)与板主体(21)分离。本发明还涉及用于双极板或流动板的留置样品、涉及流动板、涉及系统、以及涉及用于生产和测试双极板或流动板的方法。

摘要： 本发明提供一种双极板、双极板加工装置及双极板制备方法，双极板包括双极板本体及双极板辅助层，双极板辅助层的电阻率小于双极板本体；双极板本体包括双极板本体第一表面及对应设置的双极板本体第二表面；双极板辅助层至少包括位于双极板本体第一表面上的双极板第一辅助层及位于双极板本体第二表面上的双极板第二辅助层中的一种。双极板加工装置包括平板热压机及辅助夹具；辅助夹具包括上平板、下平板及夹紧部件，通过夹紧部件使得双极板固定于上平板及下平板之间。本发明使双极板本体与双极板辅助层相结合，降低双极板与电极的接触电阻，增大有效导电面积，降低双极板在热压加工过程中的变形程度，提高产品质量，提高储能系统的电性能。

摘要： 本发明提供一种燃料电池双极板，所述燃料电池双极板在保持其机械强度的同时，具有被提高的电导率；用于制备该双极板的方法；以及包含该双极板的燃料电池。提供包含由片状模制材料形成的层压模制品(1)的燃料电池双极板，其中片状模制材料包含树脂和碳材料，并且其中层压模制品(1)具有以表面层C(11)/内层B(12)/中心层A(13)/内层B’(14)/表面层C’(15)这种顺序安置的层压结构，并且其中中心层A(13)、内层B(12)、内层B’(14)、表面层C(11)和表面层C’(15)中的每一个都由单层或多层片状模制材料构成，并且其中当中心层A(13)的碳材料含量被称作a、内层B(12)的碳材料含量被称作b、内层B’(14)的碳材料含量被称作b’、表面层C(11)的碳材料含量被称作c以及表面层C’(15)的碳材料含量被称作c’时，满足关系55≤a≤85、55≤c≤85、55≤c’≤85、10≤a－b≤30、10≤c－b≤30、10≤a－b’≤30和10≤c’－b’≤30(a、b、b’、c和c’的单位为体积％)。

摘要： 本发明涉及一种用于电化学系统的双极板(1)，包括具有用于介质分布的第一流场(2a)的第一板(2)和具有用于介质分布的第二流场(3a)的第二板(3)。第一板在第一流场区域中至少多个区域包括平面部分(4)，从该平面部分离散凸起(5)以分布方式彼此间隔开凸起设置。此外，提出一种用于制造该双极板的方法以及包含该双极板的电化学系统。根据本发明，可以以一种廉价的方法来制造双极板，其允许燃料电池结构具有低外围消耗(泵、压缩机)的作用并且其相对于它们的操作更安全。

摘要： 本申请涉及一种双极板预制体及其制备方法、双极板及其制备方法、燃料电池，属于燃料电池技术领域。该双极板预制体为导电预制体，双极板预制体为多孔结构，且其孔隙率不大于50％。该导电预制体的孔隙率不大于50％，其孔隙率相对较低，强度较高；孔隙处用于填充树脂聚合物，得到强度较高、导电性佳、气密性较好的双极板。

摘要： 本发明涉及用于涂覆双极板(10)或电极单元(10a，10b)的层系统(1，1'，1”，1a)，包括：至少一个第一层(2，2a，2b)；至少一个第二层(3)；以及至少一个覆盖层(4，4a，4b)，其被特别布置在至少一个第二层(3)上并且由掺杂的四面体无定形碳ta‑C:X制成，其中，从包括钛、铌、钨、锆、钽、铪、钼、铜、硅、铂、钯、钌、铱、银、硼、氮、磷、氟、氢和氧的组中提供至少一种元素作为掺杂剂X，并且在覆盖层(4，4a，4b)中以>0至20原子％的浓度提供掺杂剂X。本发明另外涉及包括这样的层系统(1，1'，1"，1a)的双极板(10)或电极单元(10a，10b)以及燃料电池(100)和氧化还原液流电池(110)。

摘要： 本发明公开了一种金属双极板电阻的测试装置、双极板自动生产线及方法，该装置包括：测试插针固定板；测试插针，测试插针设置在测试插针固定板上；夹具固定平台，能够往返移动地与测试插针固定板相对连接；弹性件，设置在测试插针固定板与夹具固定平台之间；驱动装置，驱动装置与夹具固定平台相连接；电阻测试器，电阻测试器与测试插针电连接；控制器，控制器分别与驱动装置、电阻测试器、自动生产线上位机通讯连接，控制器用于控制驱动装置工作，接收电阻测试器发送的测试结果判断是否合格，并将判断结果发送自动生产线上位机。

摘要： 本公开涉及一种双极板焊接夹具、激光焊接装置和双极板焊接方法，其中，所述双极板焊接夹具包括依次层叠布置的铁磁性夹板、硅胶垫条和电磁铁夹板，所述硅胶垫条设置在所述电磁铁夹板上，所述铁磁性夹板和所述硅胶垫条之间存在间隔，所述间隔用于容纳双极板，所述铁磁性夹板用于在所述电磁铁夹板吸合力作用下将所述双极板压紧在所述硅胶垫条上。本公开利用硅胶垫条的优良弹性，补偿双极板的两个单极板之间的微小变形，使两个单极板焊接部位可以充分接触，焊接后无微小焊缝，具有优良的气密性，提高了双极板焊接良率。