雙極板作為燃料電池的核心部件之一，占整個(gè)燃料電池重量的80%、成本的24%。其基體材料需要具有強(qiáng)度高、致密性好、導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能好等特點(diǎn)，材料的選擇將直接影響燃料電池的電性能和使用壽命。
三種材料雙極板對(duì)比
根據(jù)材料不同，雙極板可以分為石墨雙極板、金屬雙極板以及復(fù)合材料雙極板。以上三種材料的雙極板各有特點(diǎn)。
石墨為最早用于質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板的材料，具有高耐腐蝕性、高耐久性，然而制作周期長(zhǎng)、抗壓性差、加工難度大、制作成本高，適用于生產(chǎn)專用車和客車，代表性企業(yè)包括巴拉德、國(guó)鴻氫能等，目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)規(guī)?；?。
其中基于薄型的金屬雙極板具備優(yōu)秀的力學(xué)性能和導(dǎo)電導(dǎo)熱性，可使電堆具備更高的體積比功率密度，且成本低廉可進(jìn)行批量生產(chǎn)，乘用車普遍采用金屬雙極板。但金屬雙極板表面易被腐蝕產(chǎn)生鐵離子，會(huì)使電堆的性能下降，同時(shí)表面可能會(huì)形成金屬鈍化膜，增大接觸電阻，使用壽命較低，金屬雙極板表面腐蝕能力是制約電堆壽命的關(guān)鍵。金屬雙極板主要應(yīng)用于乘用車領(lǐng)域，代表性企業(yè)為豐田汽車等，目前國(guó)內(nèi)尚未實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。
復(fù)合材料雙極板由于生產(chǎn)周期長(zhǎng)、成本高等缺點(diǎn)在應(yīng)用方面受到很大限制。
石墨雙極板已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)規(guī)?；?/strong>
石墨雙極板技術(shù)較為成熟，基本已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，領(lǐng)先企業(yè)技術(shù)指標(biāo)提前突破2025年國(guó)家目標(biāo)。國(guó)內(nèi)石墨雙極板技術(shù)近年來(lái)發(fā)展十分迅速，基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。目前嘉裕碳素生產(chǎn)的石墨雙極板單面有槽厚度在0.5mm，雙面有槽厚度在0.8mm，單組石墨雙極板的厚度在1.3mm左右，提前突破了國(guó)家制定的2025年前單組石墨雙極板厚度1.5mm的要求。
國(guó)內(nèi)雙極板企業(yè)擴(kuò)產(chǎn)趨勢(shì)明顯
國(guó)內(nèi)雙極板重點(diǎn)企業(yè)擴(kuò)產(chǎn)趨勢(shì)明顯，2021年3月上海治臻年產(chǎn)千萬(wàn)片級(jí)金屬極板產(chǎn)線在常熟市投產(chǎn)，這是目前全球最大的一條金屬極板產(chǎn)線。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前全國(guó)燃料電池雙極板總產(chǎn)能已超過(guò)2000萬(wàn)片/年。2021年國(guó)內(nèi)主流雙極板企業(yè)的出貨量都有非常大的增長(zhǎng)。金屬雙極板領(lǐng)域已經(jīng)出現(xiàn)了單個(gè)企業(yè)單個(gè)客戶出貨達(dá)百萬(wàn)片級(jí)別的現(xiàn)象;石墨板市場(chǎng)各家出貨也均有較大增長(zhǎng)，表現(xiàn)明顯的是原萬(wàn)片級(jí)出貨企業(yè)的出貨量級(jí)達(dá)到10萬(wàn)片以上，頭部企業(yè)的出貨了50萬(wàn)片/年以上。
雙極板不同材料企業(yè)匯總
目前車用燃料電池的發(fā)展受到了國(guó)內(nèi)外廣泛的關(guān)注，而雙極板作為PEMFCs的關(guān)鍵零部件之一，也逐漸成為研究熱點(diǎn)。據(jù)了解，目前國(guó)內(nèi)知名的雙極板企業(yè)主要有：國(guó)鴻氫能、上海治臻新能源、上海弘竣新能源、浙江華熔科技有限公司、明天氫能、氫璞創(chuàng)能、嘉裕碳素、振邦氫能、弘楓實(shí)業(yè)、神州碳制品、鑫能石墨、佑戈金屬、安泰環(huán)境、寶碳石墨、金亞隆新材料、西部材料、深圳南科、深圳氫雄等等，具體情況如下表。
雙極板進(jìn)口稅率下調(diào)
2022年1月1日起，我國(guó)將對(duì)954項(xiàng)商品實(shí)施低于最惠國(guó)稅率的進(jìn)口暫定稅率。其中包含增壓器、循環(huán)泵、膜電極組件、雙極板、碳電極片等5種燃料電池關(guān)鍵零部件。膜電極和雙極板的進(jìn)口關(guān)稅從8%下降到4%。
進(jìn)口稅率的下調(diào)，將進(jìn)一步助推燃料電池核心技術(shù)創(chuàng)新，加速關(guān)鍵零部件和核心材料的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，有利于燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化升級(jí)。
雙極板未來(lái)發(fā)展方向
目前，雙極板國(guó)內(nèi)研究方向主要集中于提升金屬雙極板抗腐蝕性，以及降低復(fù)合雙極板生產(chǎn)成本。目前，石墨雙極板已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，金屬雙極板實(shí)現(xiàn)小批量生產(chǎn)，但耐久性和可靠性還待后續(xù)研究突破。金屬雙極板作為未來(lái)最有可能替代石墨雙極板的替代品，一直受制于其易腐蝕特性，目前金屬雙極板多在表面涂覆耐腐蝕性涂層材料，如貴金屬、金屬化合物、碳類膜等，來(lái)增加金屬雙極板耐腐蝕性。復(fù)合雙極板采用樹(shù)脂混合石墨粉和增強(qiáng)纖維等材料形成預(yù)制料，具有石墨板和金屬板的雙重優(yōu)點(diǎn)，質(zhì)量輕且耐腐蝕，但加工較為復(fù)雜，生產(chǎn)成本加高，降低其生產(chǎn)成本使其更適合批量化生產(chǎn)，成為未來(lái)雙極板發(fā)展方向之一。
未來(lái)5-10年，新能源汽車的需求量將爆發(fā)式增長(zhǎng)，由此將帶來(lái)包括燃料電池在內(nèi)的動(dòng)力電池需求量的迅速增長(zhǎng)。而作為燃料電池重要部件之一的雙極板也必將會(huì)迎來(lái)技術(shù)和產(chǎn)品上的新突破。
