當(dāng)前市場中燃料電池系統(tǒng)的應(yīng)用主要以商用車輛為主，其中的核心部件燃料電池電堆以石墨極板電堆為主，從未來的發(fā)展來看石墨雙極板仍然會(huì)長時(shí)間占有商用車市場的較大份額。那么石墨雙極板為何占據(jù)著如此大的市場份額，它又是怎樣一步步從石墨變成雙極板呢？
根據(jù)美國能源部2017年發(fā)布的《Fuel Cell Technical Team Roadmap》報(bào)告中對(duì)燃料電池雙極板性能的要求可見下表：
雙極板的成本、機(jī)械性能、透氣性能、抗腐蝕性能、導(dǎo)電性能以及表面接觸電阻等作為雙極板的核心指標(biāo)有著嚴(yán)格的要求，因此石墨雙極板的原材料的選取以及過程加工工藝影響著其能否滿足最終目標(biāo)市場的需求。
01 原材料
不同廠家制作石墨極板的工藝不盡相同，其主要材料包括石墨材料、樹脂浸滲材料、固化材料等等，根據(jù)不同的石墨板工藝，原材料選材的類型、材質(zhì)、規(guī)格和牌號(hào)有很大的區(qū)別。
根據(jù)不同的工藝需求石墨可以制作為粉末、卷材、板材和乳液，但其原材料主要分為三類：
石墨粉：化學(xué)反應(yīng)很靈敏的物質(zhì)，在不同的環(huán)境里面他的電阻率都會(huì)變，取決于石墨粉在絕緣的物體里面是否能夠保證石墨粉不間斷。耐高溫性、化學(xué)穩(wěn)定性、可塑性和抗熱塑性都很好。
膨脹石墨：由天然石墨鱗片經(jīng)插層、水洗、干燥、高溫膨化得到的一種疏松多孔的蠕蟲狀物質(zhì)。除了具備天然石墨本身優(yōu)良性能以外，還具有天然石墨所沒有的柔軟、壓縮回彈性、吸附性、耐輻射性等特性，膨脹石墨遇高溫可瞬間體積膨脹150~300倍。
鱗片石墨：結(jié)晶完整，為天然顯晶質(zhì)石墨，其形似魚磷狀，屬六方晶系，呈層狀結(jié)構(gòu)，片薄且韌性好，物化性能優(yōu)異，具有良好的熱傳導(dǎo)性、導(dǎo)電性、抗熱震性，耐腐蝕性等。
02 連續(xù)生產(chǎn)工藝
石墨雙極板的連續(xù)化生產(chǎn)加工主要分為兩大類，一類是對(duì)膨脹石墨復(fù)合材料的板材模壓成型工藝，另一類是對(duì)石墨粉樹脂符合材料的模壓/注射成型工藝。
*?源引加拿大AFCC公司2017年公開的對(duì)這兩類工藝的分析報(bào)告：
類別一：膨脹石墨板材經(jīng)過砑光、成型和去料后再進(jìn)入浸滲樹脂、硫化、粘接和密封硫化工藝，最后形成雙極板產(chǎn)品。
目前該工藝有如下特點(diǎn)：
能夠很好滿足極板的外形、表面幾何輪廓以及機(jī)械尺寸的要求；
由于膨脹石墨材料的連續(xù)性，具有較高的導(dǎo)電和導(dǎo)熱特性；
滿足需要的表面疏水特性需要通過對(duì)工藝和材料協(xié)同處理來解決；
如果采用滾壓工藝，其設(shè)計(jì)精度和工藝精度都要進(jìn)一步改善；
合模壓力、樹脂比例以及表面接觸電阻的后處理是影響極板性能的關(guān)鍵；
類別二：首先對(duì)石墨粉與樹脂的混合材料進(jìn)行制備，然后對(duì)混合材料和模具進(jìn)行模壓前處理，接著進(jìn)行模壓和硫化，最后進(jìn)行粘接及密封固化并形成產(chǎn)品。
目前該工藝有如下特點(diǎn)：
1. ?能夠很好滿足極板的外形、表面幾何輪廓以及機(jī)械尺寸的要求；
2. ?由于混合顆粒阻斷石墨材料連續(xù)性，高電流下導(dǎo)電率要進(jìn)一步提升；
3. ?滿足需要表面疏水特性需要通過對(duì)工藝和材料協(xié)同處理來解決；
4.? 樹脂的配比和選型、硫化時(shí)間及表面接觸電阻的后處理是影響極板性能的關(guān)鍵
從目前氫能行業(yè)發(fā)展來看極板的生產(chǎn)工藝進(jìn)步很快，傳統(tǒng)石墨產(chǎn)業(yè)和相關(guān)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型為燃料電池雙極板的生產(chǎn)提供了很大助力，愿燃料電池能夠早日進(jìn)入千家萬戶。
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