氢燃料电池金属双极板生产流程及厂商汇总.docx

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1、氢燃料电池金属双极板生产流程及厂商汇总目录1 .弓I言12 .什么是金属双极板13 . 金属双极板生产流程（Borit公司）43. 1.材料准备43.2. 成型和分割53.2.1. 1.冲压成型53.2.2. 液压成型73.2.3. 橡胶垫成型83.2.4. 蚀刻93. 3.质量检测93.4. 激光焊接103.5. 涂层处理113. 6.密封12?国内目前金属相关厂商有如下： 131 .引言双极板是燃料电池的重要组件，是电堆质量的主要构成部分（80%,质量分 数）。在燃料电池运行中发挥着不可或缺的作用一一导电、导气与导热，需要具 备良好的导电性、耐腐蚀性强、高机械强度、质量轻等特点。今天给大家

2、分享氢燃料电池的金属双极板生产流程。2 .什么是金属双极板燃料电池主要由质子交换膜、催化剂层、空气扩散层和双极板组成。双极板作为燃料电池的核心部件，在燃料电池中，起到了膜电极结构支撑、 分隔氢气和氧气、收集电子、传导热量、提供氢气和氧气通道、排出反应生成 的水、提供冷却液流道等诸多重要作用。阳极金展板阴极金属板在燃料电池堆内，双极板主要具有以下作用:支撑MEA分隔各单电池分隔阴极、阳极反应气体，防止其相互混合提 供电气连接输送反应气体并使之均匀分配传导反应热量去除水副产物承受 组装预紧力根据材料不同，双极板可以分为石墨双极板、金属双极板以及复合 材料双极板。以上三种材料的双极板各有优、劣势。前

3、几年，石墨双极板是比较常用的双极板材料，但由于在批量生产时，金 属双极板的生产成本相对较低，同时，大功率的金属双极板电堆比石墨双极板 电堆在体积方面要小得多，因此，近年来金属双极板的应用越来越广。图1丰田Mirai双极板金属板电堆在功率、功率密度、重量、体积、抗振、批量制备和冷启动等方面优 势明显。并且，实测证明金属板电堆的寿命不一定比石墨板电堆寿命短。金属双极板基体材料主要包括不锈钢、铝、钛合金。316L不锈钢双极板正面316L不锈钢双极板钛合金双极板金属双极板生产流程介绍金属双极板基本工艺可以从下图看出来，不同公司工艺，以及加工流程可能有区别。3.金属双极板生产流程（BOrit公司）超高速

4、激光焊接焊接气密性检测零件表面超声清洗表面镀耐腐蚀层密封点胶密封气密使检测单体双极板总成3.1. 材料准备制造燃料电池金属双极板时，带材的选择一般有两种，一种是预先做过涂层处理的带材，一种是未经涂层处理的带材。目前市面上除了丰田，金属双极板在生产过程中使用未经涂层处理的不锈钢带材居多。以Interplex公司的双极板制造为例，其使用的带材材料为SU316L不锈钢, 厚度大概在0.075 - 0.1mmo3. 2.成型和分割带材清理后，便会进行成型和分割，生产出阴极板和阳极板。各双极板厂商的成型方式和流程可能会有所不同，如下图使用的是冲压成 型方式。3. 2.1.冲压成型冲压成型工艺图示冲压工艺

5、是用压力装置和刚性模具对板材施加一定的外 力，使其产生塑性变形，从而获得所需形状或尺寸的一种方法。冲压坯主要为热轧和冷徽钢板，占世界钢材的60%70%。因此，从原材料的角度来看，冲压工艺占主导地位。而且，冲压工艺生产的双极板成本低和生产率高，具有薄（低至0.051 mm）、 均匀和高强度的特性，广泛用于汽车，航空航天和其他领域。图2冲压设备图3冲压模具图4金属双极板模具（三佳机械（上海）有限公司）3. 2. 2.液压成型有些厂家液压成型方式，如下图所示图5液压成型工艺图示液压成型工艺是一种利用液体或模具作为传力介质加工成产品的一种塑性 加工技术，液压成型原理图下图所示。上模双极板图6液压成型原

6、理图与冲压工艺相比，液压成型的模具需求量少（只需要一套模具）。液压成型在尺寸和表面质量方面优于冲压工艺，而冲压工艺具有较高的生 产率。3. 2. 3.橡胶垫成型部分厂家也会使用一些其他的成型方式，如橡胶垫成型工艺。橡胶垫成型工艺，也称为柔性成型工艺，是一种用于微/中型流道成型的新 型冲压方法，该方法可以解决冲压和液压成型过程中可能出现的裂纹、皱纹和 表面波纹等问题。橡胶垫成型原理下图所示，由一个刚性模具和一个橡胶垫组成，它们之间 为柔性接触，极大提高了微尺度流道的可成型性。容器图7橡胶垫成型工艺原理图橡胶垫成型工艺的优势在于，橡胶垫和刚性模具不需要在成型过程中精确 组装，从而可以大大减少时间和

7、成本。这种成型的主要缺点是橡胶垫的使用寿命短，需要经常更换。3. 2. 4.蚀刻另外，有些厂商在小批量生产时也常常采用机加工方式或蚀刻的方式使双 极板成型，机加工的方式大家应该都能想象得到，这里就不再多加叙述了。这里，刻蚀给大家展开说一下。蚀刻是将材料使用化学反应或物理撞击作用而移除的技术。蚀刻技术可以分为湿蚀刻)和干蚀刻两类。蚀刻最早可用来制造铜版、锌版等印刷凹凸版，也广泛地被使用于减轻重 量(WeightRedUCtion)仪器镶板，铭牌及传统加工法难以加工之薄形工件等的加 工；经过不断改良和工艺设备发展，亦可以用于航空、机械、化学工业中电子 薄片零件精密蚀刻产品的加工，特别在半导体制程上

8、，蚀刻更是不可或缺的技 术。所以说，蚀刻并不是什么新兴的加工技术，只是随着不断改良和工艺设备 发展，也被应用于高精密设备。其中较为广泛地被使用于类似于线路板线路蚀刻制作以及铭牌及传统加工 法难以加工之薄形工件等的加工，因此蚀刻工艺对于制造薄型金属极板来说， 是一种合适的工艺路径。图8蚀刻出的双极板图示3. 3.质量检测单片的极板制造完成后，需对每片极板进行质量检测，判断脊和沟的尺寸、厚度和误差等各项数据是否满足设计要求。满足质量要求的阴、阳极板通过激光焊接焊接固定在一起，构成一个完整的双极板，经过焊接后，焊缝会将双极板的冷却剂腔体完全密封。激光束BefcXeWeMng 簿接前Aflerweld

9、mg 焊接后双极板的激光焊接方式如上图所示。仰播方向激光束沿着双极板周边设计好的密封槽进行焊接，激光行经之处，所产生的的焊缝如下图所示，将阴阳极板连接起来。焊接后，会将双极板的冷却剂腔完全密封，最后还会对其进行密封性能检 测。3. 5.涂层处理目前有金属板涂层有两大方向，一是金属板上石墨涂层，石墨涂层控本价 格比较低，也是涂层未来长久的方向，目前国内绝大部分民用氢堆用的比较多;另一是金属板上贵金属涂层（金，伯金），涂层价格比较高，相对耐腐蚀也会 更高些,国家空间站航天等军用比较多。双极板焊接完成后会被进行涂层处理，来提高双极板的耐腐蚀性能。目前，常用的涂层处理方式为使用PVD方法。3. 6.密

10、封最后，在双极板上设计好的密封槽内填入密封材料。这一步不同厂家的设计都会有所不同，有的厂家使用定制的密封圈圈贴上双极板，如下图所示。BJSfiateBqJKtfiegale GMIGDUe MerH ane GlMGDLde BiRffiIfiate图9密封圈密封图示有的厂家通过点胶密封，还有的厂家使用与GDL集成在一起的密封圈，如下图所示。因此，双极板厂商的生产流程中不一定包含这一步。燃料电池的“高功率密度、大功率输出、长寿命运行、低成本制造”是长 期制约燃料电池汽车规模化推广的国际性难题，这四项要求均需要靠金属双极 板来保证，为此要求金属双极板必须做到：厚度尽可能薄、加工精度高、耐腐 蚀性

11、强和生产效率高。这也是金属双极板制造的四大难题。?.国内目前金属相关厂商有如下:大连新源动力上海骥漱氢能科技有限 公司上海捷氢科技有限公司上海治臻 新能源股份有限公司西部材料北京新 研创能安泰环境北京氢璞创能科技有 限公司博远（山东）新能源科技发展有 限公司航天氢能（上海）科技有限公司上海骥漱氢能科技有限公司上海捷氢 科技有限公司上海治臻新能源股份有 限公司西部材料北京新研创能安泰环 境北京氢璞创能科技有限公司博远（山 东）新能源科技发展有限公司航天氢能 （上海）科技有限公司三佳机械（上海）有 限公司（模具）上海佑戈金属科技有限 公司浙江菲尔特安徽明天氢能科技股 份有限公司湖南振邦氢能科技有限

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