雙極板又稱集流板，其功能是提供氣體流道，防止電池氣室中的氫氣與氧氣串通，并在串聯(lián)的陰陽兩極之間建立電流通路。
燃料電池雙極板是燃料電池重要部件之一、是電堆中的“骨架”。雙極板與膜電極層疊裝配成電堆，在燃料電池中起到支撐、收集電流、分配氣體的重要作用。雙極板的重量占據(jù)質(zhì)子交換膜燃料電池電堆的80%，成本占據(jù)24%。近年，隨著燃料電池汽車示范政策逐步推進(jìn)，雙極板的市場規(guī)模同比在持續(xù)擴(kuò)大。
在保持一定機(jī)械強(qiáng)度和良好阻氣作用的前提下，雙極板厚度應(yīng)盡可能地薄，以減少對(duì)電流和熱的傳導(dǎo)阻力。目前市場上氫燃料電池的雙極板材料有石墨、金屬和復(fù)合材料三類。
三種雙極板的市場化情況
石墨材料是最早開發(fā)用于PEMFC雙極板的材料，其優(yōu)勢是耐腐蝕性強(qiáng)，耐久性高，但不足的是制作周期長，抗壓性差，成本高，目前廣泛應(yīng)用于專用車與客車。石墨雙極板技術(shù)較為成熟，基本已實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，領(lǐng)先企業(yè)技術(shù)指標(biāo)提前突破2025年國家目標(biāo)。國內(nèi)石墨雙極板技術(shù)近年來發(fā)展十分迅速，基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。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，提前突破了國家制定的2025年前單組石墨雙極板厚度1.5mm的要求。
金屬雙極板強(qiáng)度高、韌性好，而且導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能好，功率密度更大，可以方便的加工制成很薄的PEMFC雙極板(0.1——0.3 mm)，主要應(yīng)用于乘用車，如豐田Mirai采用的就是金屬雙極板，其燃料電池模塊功率密度達(dá)到3.1kW/L；英國Intelligent Energy新一代EC200-192金屬雙極板燃料電池模塊的功率密度更是達(dá)到了5kW/L。國內(nèi)雙極板重點(diǎn)企業(yè)擴(kuò)產(chǎn)趨勢明顯，2021年3月上海治臻年產(chǎn)千萬片級(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。
復(fù)合材料雙極板兼具石墨材料的耐腐蝕性和金屬材料的高強(qiáng)度特性，未來將向低成本化方向發(fā)展。2022年3月，青島杜科完成注資計(jì)劃，加速打造自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的燃料電池復(fù)合雙極板生產(chǎn)基地，盡早形成年產(chǎn)1000萬組燃料電池復(fù)合雙極板產(chǎn)能，努力打造亞洲最大的復(fù)合雙極板生產(chǎn)基地。
今年國內(nèi)市場有較大發(fā)展
近兩年，燃料電池電堆市場迎來爆發(fā)期。今年上半年，氫燃料電池汽車訂單量猛增，燃料電池電堆及系統(tǒng)需求進(jìn)一步擴(kuò)大。國內(nèi)燃料電池雙極板企業(yè)加速投產(chǎn)擴(kuò)張，陸續(xù)推出新品。
1月6日，廣東環(huán)華氫能科技有限公司100萬片柔性石墨雙極板量產(chǎn)基地正式投產(chǎn)。廣東環(huán)華氫能總經(jīng)理鄧亮先生表示，環(huán)華氫能公司于2021年8月在佛山南海氫能中心成立，在丹灶南沙聯(lián)東優(yōu)智園購建四層獨(dú)棟廠房建設(shè)量產(chǎn)基地，投產(chǎn)后首年建成100萬片的生產(chǎn)能力，三年內(nèi)超過500萬片，五年左右達(dá)到5000萬片的產(chǎn)能。
2月底，國家電投黃河流域氫能產(chǎn)業(yè)園一期項(xiàng)目發(fā)布環(huán)境影響報(bào)告表。該項(xiàng)目由國家電投氫能公司投資建設(shè)，總投資100億元。據(jù)悉，項(xiàng)目一起重點(diǎn)建設(shè)燃料電池系列產(chǎn)品，包括0.1萬臺(tái)/a 固定式供能燃料電池電堆配套產(chǎn)能的石墨雙極板。
3月5日，氫璞創(chuàng)能正式對(duì)外發(fā)布第六代碳復(fù)合板電堆以及高功率密度200kW金屬板電堆。這兩款產(chǎn)品是全球首款300kW碳復(fù)合板電堆與高功率密度200kW金屬板電堆，采用了行業(yè)最先進(jìn)的工藝技術(shù)，擁有高功率、長壽命、國產(chǎn)化程度高等特點(diǎn)，且各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)在世界范圍內(nèi)處于絕對(duì)領(lǐng)先地位?？蓮V泛應(yīng)用于重卡、船舶、固定發(fā)電等傳統(tǒng)場景，還可應(yīng)用于軌道交通、港口、儲(chǔ)能等新興場景。
今年4月底，海馬氫燃料電池汽車7X-H首臺(tái)功能樣車在海南正式下線。海馬氫燃料電池汽車7X-H搭載豐田金屬雙極板燃料電池，電堆功率由100kW提升到128kW，同時(shí)匹配峰值功率200kW的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，整車加速性能顯著提升。海馬氫燃料電池汽車7X-H的下線，標(biāo)志著海馬汽車與豐田汽車的合作進(jìn)一步深化。
整體來看，雙極板市場正在不斷擴(kuò)張，石墨、金屬以及復(fù)合雙極板多點(diǎn)開花。相比較之下，國內(nèi)做石墨雙極板的企業(yè)較多，技術(shù)也更為成熟，金屬雙極板擴(kuò)產(chǎn)也在不斷延伸。未來，國內(nèi)雙極板產(chǎn)能將有爆發(fā)式增長，技術(shù)水平也將加速提升。
