雙極板是燃料電池的重要部件，是電爐質(zhì)量的主要組成部分（80%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。在燃料電池運(yùn)行中起著不可或缺的作用--導(dǎo)電、氣體傳導(dǎo)和熱傳導(dǎo)需要具備良好的導(dǎo)電性、耐蝕性強(qiáng)、高機(jī)械強(qiáng)度、質(zhì)量輕等特點(diǎn)。

雙極板的材料主要有石墨、金屬、復(fù)合材料三種。

1、石墨材料是PEMFC雙極板用最早研制的材料，其優(yōu)點(diǎn)是耐腐蝕性強(qiáng)、高耐久性，但不足的是制造周期長、耐壓性差、厚度達(dá)到等，目前主要應(yīng)用于專用車和客車。石墨雙極板的主流供應(yīng)商有美國POCO、美國SHF、美國Graftech、日本Fujikura Rubber、日本Kyushu Refractories、英國Bac2等。中國石墨雙極板生產(chǎn)商主要有創(chuàng)闊科技、億華通、上海弘楓等，目前基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。

2、金屬雙極板機(jī)械強(qiáng)度高，韌性高，導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性好，可方便地加工成薄PEMFC雙極板（0.1~0.3mm），從而提高電爐的功率密度。目前主要應(yīng)用于轎車，如豐田Mirai采用的是金屬雙極板，其燃料電池模板輸出密度高達(dá)3.1kW/L，英國Intelligent Energy新一代EC200-192金屬雙極板燃料電池模塊功率密度更是高達(dá)5kW/L。金屬雙極板的主要供應(yīng)商有瑞典Cellimpact、德國Dana、德國Grabener、美國Treadstone等。國內(nèi)尚處于研發(fā)試制階段，蘇州創(chuàng)闊科技、大連新源動(dòng)力、埃德曼氫能源等企業(yè)和科研院所已開發(fā)車用燃料電池金屬雙極板生產(chǎn)線，開始在江蘇常熟市高新區(qū)打下基礎(chǔ)。目標(biāo)成為中國最大的金屬雙極板生產(chǎn)商，計(jì)劃建設(shè)1000萬片/a車用氫燃料電池金屬雙極板。

3、復(fù)合材料雙極板兼具石墨材料的耐蝕性和金屬材料的高機(jī)械強(qiáng)度特性，未來將向低成本化方向發(fā)展。復(fù)合材料雙極板的研發(fā)目前還比較少，國內(nèi)主要涉及大連新源動(dòng)力和武漢喜馬拉雅山等企業(yè)，實(shí)際應(yīng)用情況尚未見報(bào)道，但三種雙極板的具體特性如下表所示。

常用雙極板的種類與比較

雙極板作為燃料電池氣體分配、散熱的主要功能部件，質(zhì)量占80%以上，其制造材料和流場設(shè)計(jì)在一定程度上決定了電爐的整體運(yùn)行特性。目前，結(jié)構(gòu)薄板化、流場高維化、高有序化是雙極板設(shè)計(jì)的主要方向。例如，本田旗下Clarity搭載的電堆采用二維波形流場設(shè)計(jì)，提高了氣體在傳輸流道時(shí)撞擊墻面的概率，加強(qiáng)了垂直膜電極方向的強(qiáng)制對(duì)流過程，提高了氣體利用效率。同時(shí)，在冷卻流場設(shè)計(jì)中采用了“2MEA+3隔板+1冷卻流道”單元設(shè)計(jì)方式，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了薄板化設(shè)計(jì)。

事實(shí)上，流場的排水能力也是限制燃料電池極限電流密度提高的重要因素之一。雙極板良好的排水能力可以使氫、氧迅速、均勻、充分地?cái)U(kuò)散到催化劑表面，同時(shí)保證反應(yīng)產(chǎn)物水的及時(shí)排除，使氣液固三相界面保持在最佳狀態(tài)。豐田Mirai公司采用特殊設(shè)計(jì)的三維流場結(jié)構(gòu)，通過密布的流槽引導(dǎo)氣體向擴(kuò)散層表面平滑有序流動(dòng)，同時(shí)通過流槽上下表面的親疏水改性處理及流槽周期波形陣列實(shí)現(xiàn)水與氣體流動(dòng)兩相分離在提高氣體利用率的同時(shí)，增強(qiáng)了排水能力。

另外，在考慮雙極板結(jié)構(gòu)的薄板化和復(fù)雜化的同時(shí)，為了避免厚度的降低、復(fù)雜結(jié)構(gòu)引起的材料強(qiáng)度的降低、破壞等問題，需要兼顧力學(xué)設(shè)計(jì)。