燃料电池之复合双极板

相比金属双极板和石墨而言，复合双极板综合了上述两种双极板的优点，具有耐腐蚀、易成型、体积小、强度高等特点，是双极板材料的发展趋势之一。但是目前生产的复合双极板的接触电阻高、成本高，这是科研工作者目前正在攻克的难题。

复合双极板材料一般由高分子树脂基体和石墨等导电填料组成，其中，树脂作为增强剂和粘接剂，不仅可增强石墨板的强度，还可以提高石墨板的阻气性。有科学家采用氟塑料与石墨制成复合材料，其力学强度表现优异，导电/热及耐腐蚀性能都达到了燃料电池的要求，但这种双极板的生产周期长，成本高，不适于商业化生产；有科学家采用石墨/乙烯基树脂制备双极板，该双极板具有成本低、导电性高及制备简单等优点，但生产周期长，稳定性不够好。相比之下，采用液晶高分子和石墨混合，利用液晶高分子的低粘度注射成型双极板，其体电导率高，而且成型周期短。

采用环氧树脂等热固性树脂制作复合材料双极板，其力学强度优异，但电阻较大。采用环氧树脂和膨胀石墨制备复合材料，其显示了较低的电阻，但弯曲强度达不到要求。采用碳纤维/酚醛树脂复合材料制作的双极板具有良好的导电性和力学性能，但制作工艺复杂，价格昂贵；采用粉体聚芳基乙炔树脂作为粘接剂，以石墨作为导电填充物，混合热压成型制备了聚芳基乙炔/石墨复合双极板。结果表明，当复合双极板中石墨的质量分数为70%时，其密度、导电性、透气性和弯曲等方面的综合表现最佳。近年来，一种高性能碳-碳复合材料正在兴起，采用凝胶注模工艺将中间相碳微球和碳纤维共混，制备出了碳-碳复合材料双极板，这种双极板的性能稳定，而且制作成本低。
　　
综上可知，金属双极板、石墨双极板和复合双极板材料各有其优势和不足，石墨材料有良好的耐腐蚀性和导电性，但其加工成本过高。相比石墨材料，复合材料有较低的成本，良好的耐腐蚀性，但是目前加工出来的双极板的电导率低，不能满足双极板的性能要求，需要科研人员进一步提高复合材料的导电性。镀涂层后的金属双极板在保证合理导电性的前提下，明显提高了双极板的耐腐蚀性，使得燃料电池整个体系的服役寿命大幅度提升。但金属表面镀涂层无疑增加了制造成本和工艺的复杂性，如何在保证耐腐蚀性和电导率的基础上提高双极板的服役寿命，且进一步降低成本和工艺的复杂性，是金属双极板下一步需要解决的问题。