解讀金屬雙極板市場：如何在國內(nèi)“逆襲”？

在本屆東京燃料電池展覽會上，我國燃料電池廠商新源動力首次發(fā)布最新一代燃料電池電堆模塊HYMOD®－70。新產(chǎn)品系新源動力研發(fā)的第三代質(zhì)子交換膜燃料電池，采用的是金屬雙極板，單堆功率85kW，電堆體積功率密度突破3．3 kW／L，具備良好的低溫適應(yīng)性，可在－30℃啟動／40℃存儲，適用于乘用車和商用車。

據(jù)新源動力公司的工程師透露，新品采用金屬雙極板的原因在于其體積功率密度高，結(jié)構(gòu)簡單，易于批量制造同時具有較好的電池水熱管理優(yōu)點。

與石墨雙極板相比，金屬雙極板具有與之相似的高導(dǎo)電、導(dǎo)熱能力，但后者擁有更好的機械強度、阻氣能力和抗沖擊能力，所以能做到更薄更輕，可大幅度提高比功率密度。同時，金屬雙極板制作工序較少，且量產(chǎn)工藝成熟，從而可大幅降低量產(chǎn)成本。

大幅降低的熱容使金屬板具備了更強的低溫啟動能力，而且雙極板厚度可制備得非常薄——甚至可小于1mm，適合批量成產(chǎn)，大大降低了制作成本。應(yīng)用于車用燃料電池時，從燃料電池高能量密度和大規(guī)模生產(chǎn)的需求方面考慮，金屬雙極板相較于石墨及復(fù)合雙極板具有明顯優(yōu)勢。

雖然金屬板在成型細(xì)密化、殘余應(yīng)力控制、耐蝕性、設(shè)計自由度等方面存在缺點，但隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，相關(guān)問題已經(jīng)得以解決。

在金屬成型方面，日本、歐洲等公司通過沖壓、液壓、高速熱成型等工藝，已經(jīng)解決了流道細(xì)密化和平整度問題。目前國內(nèi)多家企業(yè)也已取得突破，接近或達(dá)到國外先進(jìn)水平，而且成本大幅下降。

在金屬板防腐涂層方面，國內(nèi)企業(yè)也早已取得突破，使材料問題不再是金屬板電堆壽命的短板。因為金屬在燃料電池的工作環(huán)境下易被腐蝕，所以必須對金屬的表面進(jìn)行改性，目前金屬板表面改性涂層工藝已發(fā)展至數(shù)種，廣泛采用的表面技術(shù)有化學(xué)鍍，電鍍，熱噴涂，PVD和CVD等多種。

在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，國內(nèi)外均已趨于成熟，可以通過合理設(shè)計有效規(guī)避金屬板固有的結(jié)構(gòu)缺陷。豐田Mirai、本田Clarity、現(xiàn)代Nexo等量產(chǎn)燃料電池車型均采用金屬雙極板。

目前國際金屬雙極板供應(yīng)商主要有瑞典Cellimpact、美國Dana、德國Grabener、美國treadstone等，國內(nèi)企業(yè)有新源動力、愛德曼氫能等。

整體看，在歐、美、日等國家，金屬雙極板相關(guān)的技術(shù)、生產(chǎn)應(yīng)用情況較好，在我國還有很大的提升空間。隨著燃料電池產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)，金屬薄板成型、表面涂層壽命等關(guān)鍵技術(shù)突破，金屬雙極板將以其比功率密度、低溫啟動能力、量產(chǎn)成本等優(yōu)勢，占領(lǐng)越來越多的市場份額。

作者任11