双极板(英文名bipolar plate)是因一个单电池所产生的电压较低,为了使燃料电池在实际中得到应用,必须把多个单电池通过起导电作用的隔板串联起来组成电堆,此隔板的一侧与1个单电池的
阳极侧接触,另一侧则与相邻单电池的
阴极侧接触,因此把此板叫做双极板。
双极板是PEMFC的关键部件之一,起着均匀分配燃料和
氧化剂,实现电堆内各单池间的电的连接,支撑电堆、收集并导出电流、阻隔反应气体等功能。除此之外,双极板还有隔绝反应气、传导
气流和提供反应气体通道等功能。
双极板(又称隔板)的功能是提供气体流道,防止电池气室中的
氢气与
氧气串通,并在串联的阴阳两极之间建立电流通路。在保持一定机械强度和良好阻气作用的前提下,双极板厚度应尽可能地薄,以减少对电流和热的传导阻力。
(1)炭质材料。炭质材料包括石墨、模压炭材料及膨胀(柔性)石墨。传统双极板采用致密石墨,经
机械加工制成气体流道。·石墨双极板
化学性质稳定,与MEA之间接触
电阻小。
(2)金属材料。铝、、钛及
不锈钢等金属材料可用于制作双极板。金属双极板易加工,可批量制造,成本低,厚度薄,电池的体积比功率与比能量高。
(3)复合材料。若双极板与MEA之间的接触电阻大,欧姆电阻产生的
极化损失多,运行效率下降。在常用的各种双极板材料中,石墨材料的接触电阻最小,不锈钢和钛的表面均形成不导电的
氧化物膜使接触电阻增高。
双极板需要做适当的表面处理。在双极板
阳极侧经镀镍处理后导电性能良好,且不易被
电解质润湿,可避免电解质流失。在电解质隔膜与
电极有效面积以外的双极板的柔性接触,可有效地阻止气体向外泄露,此即所谓的“湿密封”。为减少在“湿密封”部位熔融
碳酸根对
不锈钢的腐蚀,需要对双极板边框做“渗铝”保护处理。