氢氧燃料电池双极板种类、优缺点和设计要求分析ppt课件

氢氧燃料电池双极板种类、优氢氧燃料电池双极板种类、优缺点和设计要求缺点和设计要求氢氧燃料电池双极板种类、优缺点和设计要求1一般制法一般制法优点点缺点缺点石墨板石墨板利用碳粉或石墨粉混合可石墨化树脂制备1）质轻2）耐蚀性好3）导电佳1）脆性物质，易造成组装难度，厚度不易做薄2）一般烧结成多孔性板，需添加添加物3）石墨化时间长，机械加工难，价格昂贵金属板金属板不锈钢、钛合金、铝合金等直接加工而成1）良好的电、热导体2）机械型质佳，强度高3）阻气性好3）无孔性1）单位密度高，较重2）易发生腐蚀，需要表面改性复合板复合板多层复合型多层复合型：以薄金属为分隔板，有孔薄碳板为流场板，以极薄导电胶粘合复合材料型复合材料型：热塑或热固性树脂料混合石墨粉、增强纤维等形成预制料，并固化、石墨化后成型结合了石墨板和金属板的优点1）用射出成型，制造快2）重量轻3）抗蚀性佳制作繁琐1）导电效果较差2）机械性质差，组装不易氢氧燃料电池双极板种类氢氧燃料电池双极板种类一般制法优点缺点石墨板利用碳粉或石墨粉1）质轻1）脆性物质，2双极板种类双极板种类石墨板石墨板表面保护的表面保护的金属双极板金属双极板复合双极板复合双极板基底材料：基底材料：l铝l不锈钢l钛l镍表面保护层材料：表面保护层材料：l碳基：石墨 导电聚合物 类金刚石碳膜l金属基：贵金属 金属碳化物 金属氮化物多层复合型多层复合型分隔板：分隔板：l不锈钢l铝复合材料型复合材料型树脂：树脂：l热塑性树脂（聚偏二氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯等）l热固性树脂（环氧树脂、酚醛树脂、呋喃树脂、乙烯酯等）填料：填料：l碳粉/石墨粉l炭黑l碳化石墨增强纤维：增强纤维：l碳纤维/石墨纤维l纤维素纤维l棉绒流场板：流场板：l石墨粉/碳粉与聚合物/树脂混合压制成流场板，通过一定工艺与金属底板结合l无孔石墨板（最常用）（最常用）l膨胀石墨板l柔性石墨板双极板种类石墨板表面保护的金属双极板复合双极板基底材料：表面3双极板材料需要有高的导电性、高的导热性、良好的化学稳定性、低高的导电性、高的导热性、良好的化学稳定性、低透气性和良好的力学性能透气性和良好的力学性能，具体的设计要求如下：设计标准准要求要求化学兼容性运行过程中阳极不能产生干扰性氢化物层，阴极不能发生钝化耐腐蚀性腐蚀电流密度0.016mA/cm2材料密度5g/cm3电阻率0.01cm2气密性最大平均气体透过率1.54kg/cm2电堆能量密度体积1kw/kg(交通工具用）表面粗糙度50um公差0.05mm导热性良好的导热性成本材料+制造US$0.0045 cm-2双极板材料需要有高的导电性、高的导热性、良好的化学稳定性、低4实验室双极板性能考察的几项重要内容：实验室双极板性能考察的几项重要内容：1）抗腐蚀性抗腐蚀性：确保电池寿命2）导电性导电性：确保电池性能3）机械性质机械性质：确保组装时稳定性4）气密性气密性：避免气体经由双极板扩散，造成内燃烧或材料浪费实验室双极板性能考察的几项重要内容：1）抗腐蚀性：确保电池寿5抗腐蚀性测试抗腐蚀性测试腐蚀电流密度corrosion current density单位面积的双极板材料在燃料电池运行环境中，在腐蚀电位下由于化学或电化学作用引起的破坏产生的电流值，单位为A/cm2.抗腐蚀性测试腐蚀电流密度corrosion current 6双极板特性测试方法（摘自双极板特性测试方法（摘自GB/T 20042.6-2011）双极板特性测试方法（摘自GB/T 20042.6-2011）7接触电阻interfacial contact resistance 两种材料之间的接触部分产生的电阻，单位是mcm2。（注：双极板的接触电阻主要指双极板与炭纸之间的接触电阻）体电阻率bulk resistance 双极板材料本体的电阻率值，单位是mcm。电阻率测试：电阻率测试：接触电阻interfacial contact resist8双极板特性测试方法（摘自双极板特性测试方法（摘自GB/T 20042.6-2011）双极板特性测试方法（摘自GB/T 20042.6-2011）9双极板特性测试方法（摘自双极板特性测试方法（摘自GB/T 20042.6-2011）双极板特性测试方法（摘自GB/T 20042.6-2011）10