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鈦及鈦合金 密度低、比強(qiáng)度高且在酸性環(huán)境中耐蝕性優(yōu)異，在氫燃料電池雙極板中具有較高的應(yīng)用價(jià)值。
雙極板作為PEMFC的重要組成部分，占電堆重量的 70% 以上，體積的 50% 左右，其成本為電池成本的 30% ～ 50% 左右。雙極板材料主要分為 3 類，分別為石墨雙極板 、復(fù)合材料雙極板 、金屬雙極板 。

其中，石墨雙極板重量輕、耐蝕性好、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能優(yōu)異，但脆性大，流場(chǎng)加工成本高; 復(fù)合材料雙極板成形性能優(yōu)異、機(jī)械強(qiáng)度高，但導(dǎo)電性較差，且加工成本較高; 相比之下金屬雙極板厚度薄、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能優(yōu)異、機(jī)械強(qiáng)度高且氣體隔絕性好，有利于電池比功率密度的提升，此外金屬材料加工工藝成熟，可利用沖壓、壓鑄和激光成形等方式加工高精度的復(fù)雜流場(chǎng)，容易實(shí)現(xiàn)極板的量化生產(chǎn)，已成為氫燃料電池的主流雙極板材料。

金屬雙極板材料一般分為不銹鋼 、鋁合金 、鈦合金 ，其中鈦在 PEMFC 環(huán)境中的耐蝕性能優(yōu)于不銹鋼和鋁合金，且其比強(qiáng)度高，能夠進(jìn)一步降低極板的重量，提高 PEMFC 的比功率密度。 如日本豐田MIRAI燃料電池汽車選用鈦?zhàn)鳛殡p極板材料，并采用 3D 網(wǎng)狀流場(chǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，相較于不銹鋼直流道流場(chǎng)雙極板，其電堆質(zhì)量功率密度和體積功率密度有了大幅提升。

當(dāng)前制約氫燃料電池商業(yè)化推廣的兩個(gè)重要問題是成本 和耐久性 ，而極板材料、流場(chǎng)加工及極板涂層制備工藝一定程度上決定了雙極板的成本。
石墨和碳基復(fù)合材料在性能上已經(jīng)不能滿足氫燃料電池的要求，金屬材料現(xiàn)已成為氫燃料電池雙極板的主流材料。 此外，高功率一直是氫燃料電池的追求目標(biāo)，金屬材料中鈦及鈦合金密度低、比強(qiáng)度高，在氫燃料電池中具有優(yōu)良的耐蝕性，可以明顯降低雙極板重量和體積，從而顯著提升電池的質(zhì)量比功率和體積比功率，且鈦及鈦合金在長(zhǎng)期服役運(yùn)行過程中產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物對(duì)質(zhì)子交換模和催化劑的毒性較弱，有利于提升電池運(yùn)行的穩(wěn)定性和耐久性。

鈦雙極板表面制備的金屬碳/氮化物和無定型碳涂層綜合性能優(yōu)越，具有較高的研究和應(yīng)用價(jià)值，然而這些涂層易出現(xiàn)針孔缺陷等，因此目前研究的主要目標(biāo)是提升涂層致密性、膜基結(jié)合強(qiáng)度和涂層表面導(dǎo)電性。此外涂層還應(yīng)具有良好疏水性，以促進(jìn)反應(yīng)生成水的排出。要滿足這些綜合性能，對(duì)涂層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和組織成分提出了更高要求。
涂層結(jié)構(gòu)組織的復(fù)合化和納米化可以一定程度提升涂層致密性、耐蝕性、導(dǎo)電性，增強(qiáng)鈦極板服役穩(wěn)定性和可靠性，是今后發(fā)展的主要方向。

鈦雙極板作為提高氫燃料電池使用壽命與效率的選擇，體積與重量遠(yuǎn)小于石墨雙極板，使用壽命較不銹鋼雙極板大大提升，已被豐田Mirai、現(xiàn)代Nexo等汽車正式安裝使用。我公司已成功通過鈦雙極板表面改性與沖壓工藝的試驗(yàn)，歡迎各氫燃料電池電堆生產(chǎn)商、實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行咨詢與合作。