第二章 第四节双极板
双极板及其制造方法与流程
双极板及其制造方法与流程双极板是一种用于电力传输与分布的重要材料，它主要由两层不同材质的金属板组成，中间夹有绝缘层。
双极板具有良好的传导性能和绝缘性能，是电力系统中不可或缺的部分。
本文将从双极板的制造方法与流程方面进行详解。
一、双极板的制造方法1.金属板的选材：双极板的两层金属板分别承载着电流，对金属板的选材非常重要。
常用金属为铜和铝，二者各有优劣。
选材的关键在于导电性和稳定性，同时还要考虑成本和可行性。
2.金属板的加工：选好材料后，需要将其加工成需要的形状和尺寸。
这通常包括铣削、钻孔、冲压等工艺，用于确保金属板的形状符合要求。
3.绝缘层的加工：绝缘层是夹在两层金属板之间的一层隔离材料，主要用于防止电流短路。
常用的绝缘材料有纸张、树脂等。
在加工过程中，绝缘材料需要被加工成与金属板相同的尺寸和形状，以方便夹入金属板之间。
4.金属板和绝缘层的夹合：金属板和绝缘层都加工完成后，需要将它们夹合起来组成双极板。
这也是制造双极板的最后一步。
在这一步骤中，需要保证金属板和绝缘层完全贴合，没有空气或其它杂质。
5.其他工艺：在双极板的制造过程中，还可能涉及到其它工艺，如涂覆（用于增加表面硬度或表面防腐蚀）、切割（将大板材切成小尺寸）、打孔（用于将双极板固定在设备中）等工艺。
二、双极板制造流程双极板的制造流程可以分为以下几个步骤：1.金属板的选材和加工：选用合适的铜和铝材料并将其加工成所需尺寸和形状。
2.绝缘层的加工：选用合适的隔离材料，在绝缘板上进行加工，确保其尺寸与金属板相一致。
3.夹合金属板和绝缘层：将绝缘层放置在一块金属板上，用压力将其夹入另一块金属板之间。
4.涂覆、切割、打孔等：根据需要，对双极板进行涂覆、切割、打孔等工艺。
5.质量检验：对制造好的双极板进行检验，以确保其能够满足要求。
以上是双极板的基本制造流程。
需要注意的是，在双极板制造过程中，各个工序都应该严格控制，确保制造的双极板质量可靠，可持续使用。
氢燃料电池双极板工作原理
氢燃料电池双极板工作原理氢燃料电池是一种利用氢气和氧气的化学反应产生电能的装置。
其中，双极板是氢燃料电池中的关键组件之一，它承担着气体的传输和电子的传导功能。
双极板通常由贵金属制成，如铂、铑等。
在氢燃料电池中，双极板分为阳极和阴极两部分，分别与氢气和氧气接触。
下面我们将详细介绍双极板在氢燃料电池中的工作原理。
1. 阳极：阳极是氢燃料电池中与氢气接触的一侧。
当氢气通过阳极时，它会与阳极上的催化剂发生反应，将氢气中的氢离子解离出来，并释放出电子。
这个过程称为氧化反应。
2. 阴极：阴极是氢燃料电池中与氧气接触的一侧。
当氧气通过阴极时，它会与阴极上的催化剂发生反应，将氧气中的氧分子分解成氧离子。
与此同时，电子从外部电路通过阴极流入氢燃料电池。
这个过程称为还原反应。
3. 电子传导：在氧化反应和还原反应中，阳极和阴极之间的电子需要通过外部电路传导。
通过外部电路，电子从阳极流向阴极，形成电流。
这个电流可以用来驱动外部设备。
4. 气体传输：除了电子的传导，双极板还起到气体传输的作用。
在阳极和阴极之间，氢气和氧气需要顺利地传输，以保证反应的进行。
双极板上通常会设计微孔结构或涂覆气体渗透层，以增加气体的传输速率。
双极板在氢燃料电池中起到了重要的作用。
它不仅承担着气体的传输和电子的传导功能，还通过催化剂的作用促进了氢气和氧气的反应。
这种反应释放出的电子可以通过外部电路产生电流，为各种设备提供所需的电能。
因此，双极板的设计和材料选择对氢燃料电池的性能和效率具有重要影响。
随着对清洁能源的需求日益增长，氢燃料电池作为一种绿色、高效的能源转换装置，受到了广泛的关注和研究。
双极板作为氢燃料电池的核心部件之一，其工作原理的研究和优化对于提高氢燃料电池的性能至关重要。
未来，随着材料科学和电化学技术的不断发展，相信双极板的设计和制备将会更加先进和高效，为氢燃料电池的应用带来更广阔的前景。
双极板灵敏度计算举例
双极板灵敏度计算举例双极板（Bipolar）灵敏度是指在单位电场下引起的双极板输出的电荷量。
在电磁学中，双极板常用于测量和检测电场的强度和分布。
计算双极板灵敏度的具体方法与双极板的形状、材料、电场分布以及周围环境等因素有关。
下面以一个简单的双极板灵敏度计算举例，为了保证篇幅，我们只选择了一些关键的计算步骤进行叙述。
假设有一个由两个平行的正方形金属板组成的双极板，板的边长分别为L，板间距为d，点电荷q位于双极板的中心垂直于板的方向上。
首先，需要计算双极板内的电场分布。
由高斯定律可知，双极板内的电场E满足：E*A=Q/ε其中，A是电场通过区域的面积，Q是区域内的总电荷量，ε是真空介电常数。
双极板内的总电荷量可以写成：Q=q*S其中，S是双极板内的表面电荷密度。
将上述两个式子代入高斯定律中，可以得到：E=q*S/(ε*A)。
下一步，我们需要计算双极板内的电势差V。
双极板间的电势差可以通过电场的积分计算得到：V = -∫E∙dl其中，l是从一个板到另一个板的路径。
由于电场是沿着板的方向上只有垂直分量，而且在整个路径上保持不变V=-Ed=-(q*S*d)/(ε*A)。
最后，我们可以通过电势差V和双极板的电容C之间的关系计算双极板的灵敏度。
双极板的电容C可以表示为：C=ε*A/d。
将上述两个式子联立可以得到灵敏度S的表达式：S=-q/V=-(q*ε*A)/(q*S*d)=-ε/d。
根据上述推导可以看出，双极板的灵敏度与板间距d成反比，与真空介电常数ε成正比。
同时，双极板的灵敏度与板的形状、面积以及周围环境等因素也有关系，但这些因素并没有在上述推导中考虑进去。
这个举例只是一个简单的情况，实际的双极板灵敏度计算可能要考虑更多的因素，如双极板的形状复杂、电场分布非均匀等。
但上述的方法可以为我们提供一个计算双极板灵敏度的基本思路。
双极板渗透率
双极板渗透率双极板渗透率是指在电化学系统中，双极板对电解质的透过性能。
在电化学系统中，双极板是由两个电极板构成的，其中一个是阳极板，另一个是阴极板。
双极板渗透率的大小对电化学系统的效果有着重要影响。
双极板渗透率的大小取决于多种因素，包括电解质的性质、电极板的材料和结构等。
在电解质溶液中，离子是通过双极板进行传输的。
离子在电场作用下，从阳极板向阴极板移动，这个过程称为离子迁移。
双极板渗透率的大小与离子迁移速率有关。
在电化学系统中，双极板渗透率的大小对电化学反应速率有着直接影响。
当双极板渗透率较大时，离子的迁移速率较快，电化学反应的速率也会较快。
反之，当双极板渗透率较小时，离子的迁移速率较慢，电化学反应的速率也会较慢。
为了提高双极板的渗透率，可以采取多种方法。
一种方法是改变电解质的浓度。
增加电解质的浓度可以增加离子的浓度，从而提高离子的迁移速率，进而提高双极板的渗透率。
另一种方法是改变电极板的材料和结构。
不同材料的电极板具有不同的电导率和离子迁移速率。
选择具有较高电导率和较快离子迁移速率的材料作为电极板，可以提高双极板的渗透率。
优化电极板的结构也可以提高双极板的渗透率。
例如，增加电极板的表面积可以增加离子与电极板的接触面积，从而提高离子的迁移速率。
双极板渗透率的大小还与电解质的性质有关。
电解质的离子浓度、离子的电荷数和离子的尺寸等都会影响离子的迁移速率，进而影响双极板的渗透率。
在选择电解质时，需要考虑离子的特性，以使双极板的渗透率能够满足电化学系统的要求。
双极板渗透率在电化学系统中起着重要作用。
通过优化电解质的浓度、选择合适的电极板材料和结构，以及考虑电解质的性质，可以提高双极板的渗透率，进而改善电化学系统的效果。
对于不同的电化学应用来说，合理调控双极板渗透率至关重要，这将有助于提高电化学反应的效率和性能。
【CN109935787A】一种双极板及其制作方法【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910191292.4(22)申请日 2019.03.14(71)申请人 肇庆中特能科技投资有限公司地址 526000 广东省肇庆市大旺区大道东凌皮具公司办公楼5层(72)发明人 何幸华 (74)专利代理机构 北京冠和权律师事务所11399代理人 朱健 张迪(51)Int.Cl.H01M 4/20(2006.01)H01M 4/21(2006.01)H01M 4/73(2006.01)H01M 10/18(2006.01)(54)发明名称一种双极板及其制作方法(57)摘要本发明提供了一种双极板的制作方法，该制作方法包括步骤102，制备一可涂覆膏体的栅网；步骤104，在栅网的第一部分区域涂覆正极膏体以形成一正极区域，在栅网的第二部分区域涂覆负极膏体以形成一负极区域，在栅网中间隔第一部分区域与第二部分区域的第三部分区域不实施涂覆操作以形成一留空区域，从而得到一极板结构；步骤106，对极板结构进行固化处理、浸酸处理、干燥处理，从而得到一双极板；该制作方法获得的双极板应用到铅酸蓄电池中能够有效地提高电池的充放电性能和延长电池的工作寿命。
权利要求书1页 说明书8页 附图2页CN 109935787 A 2019.06.25C N 109935787A权 利 要 求 书1/1页CN 109935787 A1.一种双极板的制作方法，所述双极板包括栅网，其特征在于，所述制作方法依次包括如下步骤：步骤102，制备一可涂覆膏体的栅网；步骤104，在所述栅网的第一部分区域涂覆正极膏体以形成一正极区域，在所述栅网的第二部分区域涂覆负极膏体以形成一负极区域，在所述栅网中间隔所述第一部分区域与所述第二部分区域的第三部分区域不实施涂覆操作以形成一留空区域，从而得到一极板结构；步骤106，对所述极板结构进行固化处理、浸酸处理、干燥处理，从而得到一双极板。
燃料电池双极板
燃料电池双极板来源：燃料电池发动机工程技术研究中心序言双极板是电堆的核心组件，对电堆的性能、成本有着很大的影响。
目前双极板根据材料主要分为石墨板、复合板、金属板三类。
今天为大家分享石墨双极板的介绍，希望能够对大家有所帮助。
| 氢云链 |双极板是PEMFC的核心零部件之一，其主要作用是通过表面的流场运输气体，收集、传导反应生成的电流、热量和水。
根据不同的材料类型，其重量约占PEMFCs电堆的60%-80%，成本占比约为30%。
根据双极板的功能需求，同时考虑PEMFC电化学反应环境为酸性，因此要求双极板对电导率、气密性、机械性能、耐腐蚀性等有较高的要求。
目前双极板根据材料主要分为石墨板、复合板、金属板三类，石墨双极板是目前国内PEMFC最常用的双极板，导电性、导热性、稳定性和耐腐蚀性等性能较好，但机械性能相对较差、较脆、机加工困难导致成本较高等问题困扰着国内厂商。
石墨双极板已实现国产化，多数采用机加工的方法，而国外厂商可以直接采用压铸成型或膨胀石墨成型的生产方式。
今后石墨双极板的研究重点是制作工艺的改进和减小石墨板的厚度。
本篇就石墨双极板作简要介绍。
Cs也非常适用于固定发电站、备用电源和热电联供等领域。
双极板是PEMFCs非常重要的多功能部件，其主要作用是通过表面的流场给膜电极输送反应气体，同时收集和传导电流并排出反应的热量及产物水。
其重量约占PEMFCs电堆的80%，成本约占30%。
PEMFCs的广泛应用要求双极板具有高电导率、高气密性、良好的机械性能、耐腐蚀性好以及低成本等特点。
另外，为降低双极板的生产成本，还需满足易加工且适合批量化生产等要求。
目前车用燃料电池的发展受到了国内外广泛的关注，而双极板作为PEMFCs的关键零部件之一，也逐渐成为研究热点。
本文对双极板的功能及使用要求、参数指标、种类及主要性能测试方法进行了概述分析。
编辑：陈丹 校对：杨东川 审核：杨东川 来源：燃料电池发动机工程技术研究中心。
金属双极板技术指标
金属双极板技术指标全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：金属双极板技术是一种在电化学领域广泛应用的技术，它可以应用于电解池、电池、电解液、电解质等多个方面。
金属双极板技术具有高效、可靠和节能等特点，在工业生产和科研领域都具有重要的应用价值。
本文将从金属双极板技术的定义、特点、功能和应用等方面进行详细介绍，以便读者更好地了解和掌握金属双极板技术。
一、金属双极板技术的定义金属双极板技术是指在电化学反应中使用两极板的一种技术。
通常情况下，金属双极板技术由阳极板和阴极板构成，这两者通常由不同金属材料制成。
阳极板通常是正极活性物质，阴极板通常是负极活性物质。
通过电流的作用，阳极板和阴极板之间会发生氧化还原反应，从而实现电化学反应的目的。
1. 高效：金属双极板技术可以提高电化学反应的效率和速度，使反应过程更加迅速和有效。
2. 可靠：金属双极板技术具有较高的稳定性和可靠性，在长期使用过程中不易出现问题。
3. 节能：金属双极板技术可以减少能源消耗，实现节能环保的目的。
4. 环保：金属双极板技术在电化学反应中减少了有害废弃物的排放，对环境友好。
5. 多功能：金属双极板技术可以应用于多种电化学反应中，具有广泛的适用范围。
金属双极板技术可以实现以下几种功能：1. 电解：金属双极板技术可以用于电解过程中，通过阳极板和阴极板的作用，实现物质的电解分解。
金属双极板技术在工业生产和科研领域具有广泛的应用，主要应用于以下几个方面：1. 电镀工艺：金属双极板技术在电镀工艺中被广泛应用，用于金属表面的镀金、镀铬等过程。
金属双极板技术随着科技的不断发展和进步，将会呈现以下几个发展趋势：2. 专业化：金属双极板技术将会越来越专业化，不同领域会出现专门化的金属双极板技术。
3. 环保化：金属双极板技术将会更加重视环保和节能，减少对环境的影响。
4. 自动化：金属双极板技术将会趋向自动化和智能化，实现更方便的操作和控制。
第二篇示例：金属双极板技术指标是指在金属双极板的设计、制造和应用过程中需要符合的一系列指标要求。
双极板工作原理
双极板工作原理
双极板是一种电子器件，它的工作原理基于电场作用力。
在双极板中，两个金属板之间有一个空气或真空的间隙，这个间隙被称为双极板间隙。
当一个电压被施加在双极板上时，电子会从一个金属板向另一个金属
板移动。
这个过程中，电子会通过空气或真空的间隙，在两个金属板
之间形成一个电场。
这个电场会使得电子在两个金属板之间来回运动。
当电子从一个金属板移动到另一个金属板时，它们会产生一些能量。
这些能量可以被捕获并用来做一些有用的工作。
例如，在音频放大器中，双极板可以用来放大声音信号。
除了音频放大器外，双极板还可以用于其他应用程序。
例如，在光学
传感器中，它们可以用来检测光线的强度和方向。
在微机械系统（MEMS）中，它们可以用来控制微小机械部件的位置和运动。
总之，双极板是一种非常有用的电子器件。
它们利用了电场作用力，
并将其转换为能够执行各种任务的能量。
由于其广泛的应用，双极板
已成为现代电子技术中不可或缺的一部分。
双极板电容
双极板电容双极板电容是一种常见的电子元件，它在电路设计和应用中起着重要的作用。
本文将介绍双极板电容的基本原理、结构、特性以及应用领域。
一、基本原理双极板电容是由两个平行金属板（即极板）组成的。
当两极板之间施加电压时，会在两极板之间形成电场。
电场的强度与电压成正比，与两极板之间的距离成反比。
双极板电容的容量大小取决于两极板之间的距离、极板面积以及介质介电常数。
二、结构双极板电容的结构相对简单。
两个平行金属板之间通常通过绝缘材料隔离，以防止电流直接流过。
而绝缘材料通常采用电容纸、陶瓷或塑料等。
两个极板上的金属电极通过引线与外部电路连接。
三、特性1. 容量大小：双极板电容的容量与两极板之间的距离成反比。
当两极板之间的距离较小时，容量较大；当距离较大时，容量较小。
2. 频率特性：双极板电容在不同频率下的电容值可能会有所变化。
在高频下，由于电容器内部的电流无法及时传输，电容值可能会有所降低。
3. 温度特性：双极板电容的容量在不同温度下也会有所变化。
一般情况下，容量随温度的升高而增加。
四、应用领域1. 信号耦合：双极板电容可以用于将一个电路中的信号耦合到另一个电路中，以实现信号的传输和处理。
2. 滤波：双极板电容可以作为滤波器的关键组成部分，用于滤除电路中的高频噪声。
3. 直流隔离：双极板电容可以用于实现直流隔离，将直流信号从一个电路中隔离开，以保护其他电路不受到直流信号的干扰。
4. 电源解耦：双极板电容可以用于电源解耦，稳定电源电压，减少电源噪声对电路的影响。
总结：双极板电容作为一种常见的电子元件，在电路设计和应用中发挥着重要的作用。
通过施加电压在两极板之间形成电场，实现信号耦合、滤波、直流隔离和电源解耦等功能。
双极板电容的结构简单，特性包括容量大小、频率特性和温度特性。
在实际应用中，我们需要根据具体的需求选择合适的双极板电容，并合理设计电路，以达到预期的效果。
氢燃料电池双极板介绍
氢燃料电池双极板介绍朋友，今儿个咱就聊聊这氢燃料电池双极板。
噢，一提起这双极板，我这脑子里的清晰画面就如电影般滚动播放起来。
我第一次被双极板深深吸引是在哪儿呢？啊，对，是在我们镇子上的一个新能源展会上。
那在那里展示的双极板，那叫一个精致。
我心里想，这小小双极板哪来的这么多能耐呢？就像是科技界的工艺品，整齐划一的沟槽，细致入微的纹理。
你知道不，这双极板摸起来感觉可神奇了，就像是在摸一颗经过岁月雕琢的鹅卵石，细腻中透着坚韧，还有一种金属的冰凉触感。
我有次实在忍不住，想靠近点看看那内部的结构，结果呢，身边的工作人员笑着说：“小兄弟，这可是研发人员的心血结晶哦，小心点！”那时我心里可激动了，兴冲冲地继续盯着，那好奇心简直要溢出来了。
到了氢燃料电池真正运作的时候，那场景真是绝了。
氢气和氧气在双极板上那边一反应，电流就像泉水一样“哗”地流出来了。
那一瞬间，我觉得这就是大自然和人类智慧的完美结合，就像一场无声的交响乐。
我有时候在想，要是双极板会说话，它一定会自豪地说：“看我这无形的力量，带你领略未来的无限可能！”哈哈，我这想法是不是有点天真？还有个故事，有位科学家，光是努力研究双极板就写出了一堆学术论文。
我也想过这样子，但我觉得我自己能力还不够成熟。
写文章呢，总是需要点儿创意的，就像写双极板的那些趣事，一会儿讲技术，一会儿又想起那些个实验室趣闻。
哎，我这思路又飘远啦。
写科研论文嘛，我起初是很纠结的，感觉就像面对双极板那么复杂的纹路，不知道该从哪里下笔。
但后来明白了，讲技术有时候简单直白才好，就像品味一台运转良好的燃料电池，体验那流畅的电流输出就行，不用过多计较内在的复杂工艺。
现在市面上的燃料电池，花样可多啦。
有些自称效率奇高，我心里嘀咕着，这是不是真材实料呢？毕竟，赚钱可是门学问。
但也有那品质真心过硬的，就像那些大厂家的产品，才是靠得住的好东西。
据说在某些情况下，这双极板还能作为艺术装饰来展示呢，各种有创意的设计，我自己都觉得充满新奇。
(最新整理)第二章新能源汽车的动力电池与能量存储
２. 内阻
动力电池的内阻主要与极板的材质、结构及装配工艺有关。
３. 容量
(１)理论容量:是假设动力电池极板上的活性物质全部参加电化学反应而输出电流时， 根据法拉第定律计算出的电量。 ( ２)实际容量:是指充足电的蓄电池在一定条件下所能输出的电量。
动力电池的寿命通常用使用时间或循环寿命来表示。
2021/7/26
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第一节 概述
三、新能源汽车对动力电池的基本要求
１. 比能量高 ２. 比功率大 ３. 充放电效率高 ４. 相对稳定性好 ５. 使用成本低 ６. 安全性好
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第二节 电化学蓄电池
一、铅酸蓄电池
１Байду номын сангаас 铅酸蓄电池的分类
铅酸蓄电池分为免维护铅酸蓄电池和阀控密封式铅酸蓄电池。
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第二节 电化学蓄电池
４. 锂离子电池的特点
锂离子电池的主要优点有:
(１)电压高，单格电池的工作电压高达３. ６ ~３. ９Ｖ，是镍镉、镍氢电池的３ 倍。
(２)比能量大，达１００ ~１２５
，是镍镉电池的２ 倍，镍氢电池的１. ５ 倍。
锂离子电池，其比能量可高达１５０
。
(３)循环寿命长，新型锂离子电池的循环寿命可超过１０００ 次。
总的化学反应为:
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第三节 新能源汽车用其他储能系统 ３. 燃料电池的特点
１)燃料电池的优点 燃料电池与蓄电池相比，具有以下优点:
(１)节能、转换效率高。 (２)排放基本达到零污染。 (３)无振动和噪声、寿命长。
(４)结构简单、运行平稳。
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石墨材料特性
石墨板材主要是由粉末冶金方法制出，所以在微结构 上有许多肉眼看不出的气孔存在，此气孔会造成燃料 互相穿透（CROSSOVER）情形，除此之外，在加工考 虑上，因为气孔会让切屑液体堵塞其中，可能使石墨 双极板阻抗增加，所以在加工过程中，切屑清除方式 也要尽可能的避免以液体清除的方法。 石墨双极板的硬度比金属低，在加工及组合的过程 中，应避免尖锐的物品在石墨双极板上刻划或撞击， 石墨双极板的平面精度越高，气密效果将会越好。 石墨的耐腐蚀性相较于金属有更佳的抗腐蚀程度，在 Nafion溶液的强酸腐蚀下，石墨的抗腐蚀性是绝大部 分金属所无可比拟的，所以利用石墨的耐腐蚀性来代 替以铂所做的双极板，可大大的降低制造成本。
(2) 复合材料双极板
以金属做替代材料需要进行表面改质，因 此，另有科学家进行高分子复合材料的研 究，希望能取代现有石墨双极板。 优点： 缺点： (1)用射出成形，制造快 (1)导电效果较差 (2)重量轻 (3)抗蚀性佳 (2)机械性质差，组装需 小心
方案一 热塑性材料(例如聚乙烯(polyethylene)聚乙 烯-氟化物(PVDF))混合石墨粉或碳纤维制备 需要冷却处理，导致处理时间较长 方案二 热固性材料(例如phenolics, epoxies, polyesters etc.)混合石墨粉制备而成 无须冷却，处理时间较短，但机械性质较差， 所以需另外进行热处理
题外话 上课时间: 第09节 6:00-6:45 第10节 6:50-7:35 第11节 7:40-8:25
4.2.1 石墨材料特性
石墨有导电性容易的特点，故在放电加工的 领域有着相当可看的发展空间，另外，石墨 的重量比铜轻四倍，而切削速度可比铜快 5~6倍，在传统的加工方法的操作下，也能 得到相当满意的结果，本实验是利用传统 CNC铣床将石墨进行加工，制成石墨双极 板。石墨的物理特性可参考Table-1。
不锈钢 由于不锈钢表面含丰富的Cr/Ni/Mo等金属，其表面的 氧化膜在燃料电池中可以保护不受腐蚀。最好的不 锈钢材料，其Cr/Ni/Mo的含量百分比至少为 16%/20% /3%，每一种含量金属各有其功能 (1) Cr：在表面可形成CrO2，保护不锈钢 (2) Mo：可增加钝化膜Cr含量 (3) Ni：具有稳定钝化膜作用
(1)
双极板功能
分隔氧化剂与还原剂 有收集电流作用 双极板两侧应置有使反应气体均匀分布的流道 确保电池堆的温度均匀分布和达到散热效果
(2) 双极板规格特性要求
双极板材料选择有列下 几项考虑，美国能源部 对车用双极板考虑几点 制订出规范： 制造成本 抗腐蚀性 材料导电性 材料气密性 重量轻 良好的机械性质
如图，由量测所绘制的极化 曲线图中，上半部是相对 于阳极极化曲线，下半部 则相对于阴极极化曲线， 利用塔弗法求得Icorr
铁的分子量
上阳极曲线
下阴极曲线
I corr 55.9 × Rcorr = 96500 2
法拉第常数
(g/cm2)/s 腐蚀电流 Icorr
价电子转 移数
热冲击循环实验
燃料电池典型操作温度 低于100oC。然而，车辆 在不同条件下，操作温 度介于75oC到125oC。 使用镀层披覆的方式进 行改质时，由于表面层 和基材的热膨胀系数不 同，会导致披覆层剥落 实验的操作规范是根据 美国陆军电子零件失效 测试标准
(1) 金属双极板
金属材料是目前各单位研究的重点，最可 能取代石墨双极板。采用金属双极板有 下列各项优缺点特性： 优点： (1) 良好的电、热导体 (2) 机械型质佳 (3) 无孔性 缺点： (1)单位密度高，较重 (2)易发生腐蚀
发展中的金属替代材料很多种，大致可归纳为 不锈钢材料，钛合金，铝合金等种类。下面将 简单介绍其特性：
1. 2. 3. 4. 5. 在这一步骤中，需用MASTERCAM转文件功能，将双极板的设计图档 转档成专用的格式。 之后需要把双极板部分外的图素删除，保留需要加工的部分。 规定机械原点 。 将加工参数详细规定，进行刀具路径仿真。 将所有刀具路径转译成NC code，并做人工的最后确认。
针对之前所述几个重点及相关研究工作，基本双 极板材料特性实验归纳如下： (1)腐蚀测试：恒电位仪实验 (2)热冲击实验：确保表面改质层的稳定 (3)导电电性量测实验：利用四点式量测量测体 积阻抗 (4)机械性质量测：抗弯强度和拉伸实验量测 (5)气密性量测：气体渗透速率测定。
腐蚀测试
金属腐蚀是一种电化学反应，因此，电化学技 巧即用来探讨腐蚀现象，速度快而精确 。 本实验利用Solartron恒电位仪控制电位获 得，一般以阴极极化测试比较易于控制。以金 属样本为工作电极（阳极），阴极电流借由辅 助电极的控制提供电流。通电时，对于每一阴 极电流测得相对电位，以电位相对于电流的对 数绘图，利用塔弗外差法，量取腐蚀电流
Table-1 石墨物理特性
石墨材料特性
石墨为矿物质的一种，有非导磁与延展性及硬度低 的特性，所以在夹治具的设计方面必须面面俱到， 一般传统式虎钳无法利用两端施压的方式固定石墨 板材，因此设计一夹治具，目的是稳固的固定工件 并且不让工件受到压力而变形。 石墨双极板素材是利用石墨粉末与导电塑料以特定 比例混合，以热压方式制出，故在进行传统加工 时，粉尘管理也是相当重要的工作。 石墨脆性极高，受到高冲击时会有碎裂的情形发 生，而传统加工的方式，需要针对石墨的此项特性 调整加工量以及加工速率，如此完成的石墨双极 板，切断面平滑而不会有边角崩裂的瑕疵。
4. 5.
4.2.2 流道设计软件介绍及操作
本实验在CAM软件的选择上是利用MASTERCAM，CAM主要是将 设计图面转换成机械或刀具的加工路径码，再利用数控工 具机制作出所需的零组件，而MASTERCAM最主要的功能在于 考虑加工刀具的种类大小进而计算出精确的刀具路径以利 生产。以目前双极板设计的部分，我们可以用MASTERCAM做 简单的2D加工 。
方案二 (1)以金属板做分隔板 (2)外围以导电聚合物包覆 (3)将gasket以及垫圈做在一发展双极板需要注意下列几项基本重点，针对这 几项重点，可进行相关的实验规划： (1)抗腐蚀性：确保电池的寿命 (2)导电性：用以提升电池性能 (3)机械性质：增加组装时的稳定性 (4)气密性：避免气体经由双极板扩散，造成内 燃烧的或燃料浪费
1. 2. 3.
4.2.2 流道设计软件介绍及操作
计算机辅助绘图软件-AUTOCAD2000 利用此软件将设定好的流道图形以工具软件绘 出，并且制成电子文件，因为PEMFC流道的形 状通常都是以复杂的蛇行形状来设计，若是以 传统的徒手机械绘图会使密集的流道形状失其 精准与增加制图的成本，同时，也增加了修改 时的不便。 当建构好电子图文件后，可利用转换档案格式 的方法，将同一图形精确的使用在CAM与CAE 软件上，最后达成制出石墨双极板的成品。
4.2.2 流道设计软件介绍及操作
操作方法
1. 2. 3. 利用「建构线功能」将尺寸绘出，当尺寸规范形 成后，利用「修剪功能」将多余线条去除。 在尺寸上将需要孔位绘出，或者定一基准孔位再 利用「复制功能」一一复制贴上即可。 最后将流道以「直线」及「倒圆角绘图」等功能 绘出，即可得到石墨双极板流道的2D平面图，加 上尺寸标注，此图即是标准的工程图。 若需要立体视图则用「挤出功能」将2D图设定一 厚度，在视需要规定凹槽深度即可。 当转文件时，可将电子文件另存成.DXF档案格 式，或是用其它软件读取.DWG档案。
题外话 上课时间: 第09节 6:00-6:45 第10节 6:50-7:35 第11节 7:40-8:25
主要内容
第一节 PEMFC工作原理及基本构造 第二节 PEMFC电极 第三节 PEMFC的PEM 第四节 PEMFC的双极板 第五节 PEMFC的催化剂
第四节 PEMFC的双极板
4.1双极板功能及特性要求
此节仅简单介绍。由于石墨双极板是最通用的材料，下节专门详细介绍。
替代性材料及改质技术
由于无孔石墨的制备繁复，造成石墨板的价 格偏高。另外添加不导电聚合物注塑成型 的石墨板，会造成电阻阻抗增加影响性 能，且在燃料电池的操作环境下有可能熔 解，影响电池性能。因此目前各单位都在 研究不同的替代材料，可归纳如下： (1) 金属替代性材料双极板 (2) 复合材料双极板 (3) 多层复合型双极板
(3) 多层复合型双极板
(1)以薄金属（0.1~0.2mm 的不锈钢板）作分隔板 (2)采用聚碳酸脂等注塑 成型的边匡，将其与金 属黏合。 (3)有孔薄碳板做为流场板 (4)金属与碳流场板之间以 一层极薄的导电胶进行 黏合
方案一 (1)以薄金属做分隔板(如不锈钢、钛板) (2)以导电聚合物或复合材料做流场
Target Value <$10/kg包含材料和加工 <16μA/cm2 >100 S/cm或者>200S/㎝2 < 2×10-6 cm3/cm2-s ΔP=2atm >1kW/kg (对于交通工具用) 足够强度和弹性，允许双极板 制作较薄
石墨双极板
目前双极板最普遍使用的材料为石墨，利用碳 粉或石墨粉混合可石墨化树脂备制。大致来 说，有下列优缺：
(2) 金属双极板与表面改质
由于每一种金属材料，其抗蚀效果有限，因 此，需要进行表面改质，目前采用改质的 方式有下列几种： (1) (2) (3) 电镀 物理蒸镀(PVD) 电化学加工
电镀： 利用氧化还原反应，将抗蚀性良好的贵重金 属，如金、银电镀在金属基材上。(1999年 Woodman et al. 提出) 物理蒸镀(PVD)： 由于电镀的方式，因为热膨胀系数(CTE)不同的 关系，会造成表面度呈剥落现象严重，PVD可 改善此问题，1997年Yang Li et al. 提出此 种方式改善，将TiN镀于铝合金表面 电化学加工： 可提升不锈钢表面Cr/Ni的含量，使的Cr氧化物 形成更缜密，以提升抗蚀性
钛合金 (1) 融点相当高的金属 (2) 属于活性金属 (3) 易成钝化状态，生成安定的TiO2 (4)强酸或强碱下，被动膜会被破坏 (5)防腐蚀性和不锈钢316相近