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【原创】2019高工氢电年会聚焦⑨ :探讨石墨双极板制备工艺
双极板 文章来源自:高工氢电网
2019-10-12 09:55:31 阅读:17712
摘要氢能和燃料电池行业高规格年度盛会—2019高工氢电年会将于11月13-15日在深圳机场凯悦酒店举办。

燃料电池双极板(Bipolar Plate,BP)又叫流场板,是电堆中的“骨架”,与膜电极层叠装配成电堆,在燃料电池中起到支撑、收集电流、分配气体,为冷却液提供通道、分隔氧化剂和还原剂等作用。


随着燃料电池汽车在国内示范运营的逐步推进,有关燃料电池的核心零部件也开启了国产化进程,应用于燃料电池电堆的石墨双极板国产化进展相对较好。


国内燃料电池石墨双极板技术发展究竟到了什么程度?哪些企业在角逐这块市场?下游燃料电池企业对石墨双极板提出了哪些应用需求?未来石墨双极板发展趋势及市场前景又如何?


值此燃料电池石墨双极板发展的关键时期,氢能和燃料电池行业高规格年度盛会—2019高工氢电年会将于11月13-15日在深圳机场凯悦酒店举办。本届年会6大专场覆盖氢能和燃料电池全产业链,并特设国际专场分享国际顶尖产品技术,邀请超400家产业链主流企业、600位行业精英参与其中,现场展示技术产品、供需现场对接。


在氢燃料电池专场,本届年会特设燃料电池石墨双极板议题,邀请行业领先企业发表主题演讲。


纵观当下石墨双极板制造商不难发现,国内目前多数企业均以石墨制品发家,真正进入燃料电池领域时间集中在2006年至2011年之间,之后便乘着市场发展的东风在市场上占据一定的份额。


根据高工产研氢电研究所(GGII)统计,上半年,国内涉及燃料电池电堆双极板的供应商共有25家,25家中有16家设计、研发、生产石墨或复合双极板,11家企业设计、研发、生产金属双极板,这25家企业中有15家产品仅供自用,10家对外供货。


目前已经实现装车及送样测试的石墨双极板企业有上海弘竣、上海弘枫、山东伟基碳、德威新材、广东国鸿、江苏清能、嘉裕碳素等公司,其中前2家市场份额占比相对较大。


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(数据来源:高工产研氢电研究所)


“在电堆的各项零部件中,国产化程度最高的就是双极板了。”一家燃料电池系统企业的技术总监认为,当前国内上量的燃料电池车型中,以石墨双极板电堆为主,虽然都缺乏足够的实际运营验证,石墨双极板的主导地位5年内不会被金属双极板替代。


从功能上来看,双极板材料是电与热的良导体、同时需要具有一定的强度以及气体致密性等;考虑到燃料电池酸性、电位、湿热环境下工作,双极板还需要具备耐腐蚀性且对燃料电池其他部件与材料的相容无污染性。


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(国内一家电堆厂给出的双极板技术要求)


据了解,双极板的加工成本占双极板整体成本的60%以上,因此,寻找成本低廉的加工方法是燃料电池汽车加快国产化的必经之路。


从制作工艺路线上来看,目前国内的石墨双极板大多采用机械加工的方式,这种方式虽然节省了开模具的费用,但是制作工艺复杂,加工周期过长,从而导致成本较高。


因此,国内亦有企业通过注塑开模的方式来缩短生产时长,提高产量,嘉裕碳素就是其中一家。该公司将特定的粘合剂加入石墨粉中进行开模,然而采用这种方式必须对原材料的把控得当,否则容易出现导电率差,强度不到位,容易发生形变等问题。


值得注意的是,随着石墨双极板在技术层面及商业化层面都相对成熟,如若继续采用机械加工的方式,石墨双极板的成本费用实难降低,且不易实现大批量生产。但是,考虑到当前示范运营阶段的现状,采购量的不稳定,多数企业并不愿意为模压成型工艺过早投入较高的成本。


“模压工艺在大批量制造方面的确有优势,但是双极板公司并不能规定产品的尺寸规格,开模的成本太高,所以,并不适合当下的现实情况。”国内一家石墨双极板技术负责人认为,模压工艺更适合大批量生产的时代,目前条件尚未成熟。


除此之外,模压工艺还需要优化石墨材料,开发出性能更优、成本更低、可供模压成型的碳基材料。

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