双极板作为燃料电池的重要组成部分，占电堆重量的 70% 以上，体积的 50% 左右，其成本为电池成本的 30% ～ 50% 左右。双极板材料主要分为 3 类，分别为石墨双极板 、复合材料双极板 、金属双极板 。

        当前制约燃料电池商业化推广的两个重要问题是成本 和耐久性 ，而极板材料、流场加工及极板涂层制备工艺一定程度上决定了双极板的成本。

        其中，石墨双极板重量轻、耐蚀性好、导电导热性能优异，但脆性大，流场加工成本高; 复合材料双极板成形性能优异、机械强度高，但导电性较差，且加工成本较高; 相比之下金属双极板厚度薄、导电导热性能优异、机械强度高且气体隔绝性好，有利于电池比功率密度的提升，此外金属材料加工工艺成熟，可利用冲压、压铸和激光成形等方式加工高精度的复杂流场，容易实现极板的量化生产，已成为氢燃料电池的主流双极板材料。

        金属双极板材料一般分为不锈钢 、铝合金 、钛合金 ，其中钛在 PEMFC 环境中的耐蚀性能优于不锈钢和铝合金，且其比强度高，能够进一步降低极板的重量，提高 PEMFC 的比功率密度。 如日本丰田MIRAI燃料电池汽车选用钛作为双极板材料，并采用 3D 网状流场结构设计，相较于不锈钢直流道流场双极板，其电堆质量功率密度和体积功率密度有了大幅提升。

        石墨和碳基复合材料在性能上已经不能满足燃料电池的要求，金属材料现已成为燃料电池双极板的主流材料。 此外，高功率一直是燃料电池的追求目标，金属材料中钛及钛合金密度低、比强度高，在燃料电池中具有优良的耐蚀性，可以明显降低双极板重量和体积，从而显著提升电池的质量比功率和体积比功率，且钛及钛合金在长期服役运行过程中产生的腐蚀产物对质子交换模和催化剂的毒性较弱，有利于提升电池运行的稳定性和耐久性。

        钛双极板表面制备的金属碳/氮化物和无定型碳涂层综合性能优越，具有较高的研究和应用价值，然而这些涂层易出现针孔缺陷等，因此目前研究的主要目标是提升涂层致密性、膜基结合强度和涂层表面导电性。此外涂层还应具有良好疏水性，以促进反应生成水的排出。要满足这些综合性能，对板材自身平整度、涂层的结构设计和组织成分提出了更高要求。

        为了保证金属双极板表面涂层的实施效果，天津帝广顺势而为、推陈出新，正在全力开发用于燃料电池金属双极板的高精度专用成型液压机。该机型除了继承帝广压机高效率、高性价比、高技术集成的特点外，尤其在金属双极板压制平整度方面达到了±0.05mm的极致效果，是天津帝广在绿色能源领域的又一重大突破。这一机型的出现，有效提升了燃料电池金属双极板涂层致密性、耐蚀性、导电性，增强金属双极板服役稳定性和可靠性，大大延长了燃料电池的工作时间，明显降低了故障率；同时也体现了我公司极强的技术研发能力和雄厚的技术加工实力，为助力我国早日实现“双碳”目标做出了应有贡献。

TIPS：燃料电池

        燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。由于燃料电池是通过电化学反应把燃料的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，不受卡诺循环效应的限制，因此效率高; 另外，燃料电池用燃料和氧气作为原料，同时没有机械传动部件，故排放出的有害气体极少，使用寿命长。由此可见，从节约能源和保护生态环境的角度来看，燃料电池是最有发展前途的发电技术。

燃料电池根据其技术原理特点，可分为如下几种：磷酸型燃料电池(PAFC)；质子交换膜燃料电池(PEMFC)；熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)；固体氧化物燃料电池(SOFC)。

下图：一般燃料电池结构布局