顆粒在線訊：雙極板構(gòu)成了質(zhì)子交換燃料電池的支柱，因此占據(jù)了燃料電池堆價(jià)值的很大一部分，IDTechEx預(yù)測，到2033年，其市場價(jià)值將超過24億美元。雙極板的一個(gè)主要話題是材料的選擇-金屬或石墨-這兩種選擇在某些應(yīng)用中占據(jù)上風(fēng)。

　　然而，雙極板的一個(gè)經(jīng)常被忽視的方面是各種可用的制造路線。在本文中，IDTechEx討論了一些不同的選擇，以及為了降低制造成本而不可避免地收斂到卷對卷生產(chǎn)方法。

　　新的IDTechEx報(bào)告《PEM燃料電池材料2023-2033》，提供了PEM燃料電池雙極板和其他關(guān)鍵組件的全面技術(shù)概述，對雙極板的主要供應(yīng)商進(jìn)行了評估，還包括了關(guān)鍵燃料電池組件和材料在單位和數(shù)量方面的10年市場預(yù)測。

　　IDTechEx還廣泛報(bào)道了電動汽車行業(yè)，并在《燃料電池電動汽車2022-2042》中預(yù)測了燃料電池電動汽車的需求。

雙極板連續(xù)卷對卷(R2R)生產(chǎn)方法的原理圖，以及從片對片(S2S)到R2R生產(chǎn)的過渡分析。來源：IDTechEx

　　雙極板(BPPs)在燃料電池中起著重要的作用；它們不僅為電池提供結(jié)構(gòu)支撐，還能將氧氣和氫氣分離，同時(shí)收集電池中產(chǎn)生的電流。

　　鑒于BPP的重要作用，在選擇材料時(shí)必須考慮各種因素，如機(jī)械強(qiáng)度、耐腐蝕性、導(dǎo)電性(包括電和熱)和材料成本。

　　在報(bào)告中，IDTechEx對石墨和金屬這兩種最主要的雙極板材料選擇進(jìn)行了基準(zhǔn)測試，并對組件供應(yīng)商、他們的制造方法以及與原始設(shè)備制造商的供應(yīng)鏈協(xié)議進(jìn)行了深入分析。

　　氣體在整個(gè)燃料電池中的分布取決于BPP中允許氣體流動的通道(流場)。BPPs的主要戰(zhàn)場之一是選擇合適的方法將流場通道引入板中。

　　機(jī)械加工通常通過計(jì)算機(jī)引導(dǎo)的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行，該機(jī)床機(jī)械地去除材料以形成流場。沖壓是制造雙極板(BPPs)的主要方法，在石墨基板領(lǐng)域也稱為壓縮成型。

　　涂層可以在沖壓前應(yīng)用，但必須注意不要將缺陷引入涂層，因?yàn)檫@可能導(dǎo)致板的針孔腐蝕。激光焊接將任何墊圈或其他部件密封到BPP上。

　　為了燃料電池的廣泛采用，每個(gè)組件的成本點(diǎn)都必須降低，這與BPP尤其相關(guān)，根據(jù)IDTechEx的研究，到2033年，BPP將占燃料電池電堆價(jià)值的30%以上。

　　與所有生產(chǎn)方法一樣，規(guī)模經(jīng)濟(jì)應(yīng)該有助于降低成本，但應(yīng)該看到，轉(zhuǎn)向卷對卷(R2R)生產(chǎn)將在降低燃料電池成本方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。根據(jù)其原理圖，其中可變成本，如采購材料，將占主導(dǎo)地位。

　　相比之下，為了升級單張到單張(S2S)的制造，需要對制造設(shè)備進(jìn)行投資。在這一領(lǐng)域，舍弗勒已經(jīng)采取了一些早期行動，與Symbio合作建立了Innoplate。該合資企業(yè)2024年初投產(chǎn)時(shí)，初始產(chǎn)能將達(dá)到400萬塊涂層金屬板，到2030年的目標(biāo)是生產(chǎn)5000萬塊。

　　PEM燃料電池的另一個(gè)關(guān)鍵部件——?dú)怏w擴(kuò)散層(GDLs)的制造方法可以與之相提并論。GDL是一種多孔介質(zhì)，促進(jìn)反應(yīng)物(氫、氧)和產(chǎn)物(水)在催化劑層之間的轉(zhuǎn)移。它通常由碳紙制成，也為膜電極組件(MEA)提供結(jié)構(gòu)支撐。

　　GDLs的制造過程有多達(dá)10個(gè)階段，通常都在一個(gè)連續(xù)的R2R過程中進(jìn)行。領(lǐng)先的GDL供應(yīng)商的產(chǎn)線運(yùn)行速度高達(dá)10米/分鐘。隨著R2R系統(tǒng)的發(fā)展，目前降本因素取決于人工與質(zhì)量控制。

　　回到BPP，除了看似不可避免地轉(zhuǎn)向基于沖壓或壓縮成型的連續(xù)R2R工藝，還有其他選擇嗎？蝕刻，包括光化學(xué)和激光，是一種相對較新的雙極板生產(chǎn)技術(shù)，并允許使用來自半導(dǎo)體元件行業(yè)的技術(shù)快速成型。

　　就像機(jī)械加工一樣，需要復(fù)雜的涂層工藝來避免金屬BPP的腐蝕，而該方法并不適合石墨板。Bramble Engineering正在開發(fā)一種基于印刷電路板技術(shù)的獨(dú)特BPP生產(chǎn)技術(shù)，該技術(shù)被吹捧為基于現(xiàn)有制造程序的“即時(shí)可擴(kuò)展”。

　　Bramble預(yù)計(jì)他們的產(chǎn)品將在2025年之前完成測試并實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，然后將技術(shù)授權(quán)給原始設(shè)備制造商。盡管有這些新興的替代品，IDTechEx預(yù)計(jì)更傳統(tǒng)的制造技術(shù)將在中期占據(jù)主導(dǎo)地位，并在長期內(nèi)保留很大一部分市場。

　　（素材來自：IDTechEx 全球氫能網(wǎng)、新能源網(wǎng)綜合）