燃料電池雙極板課件

基于豐田mirai燃料電池雙極板調(diào)研對燃料電池結(jié)構(gòu)（雙極板為主）學(xué)習反饋符策煌2015.3.20參考資料：美國專利庫US8785080B2，谷歌學(xué)術(shù)AReviewofMetallicBipolarPlatesforProtonExchangeMembraneFuelCells:MaterialsandFabricationMethods基于豐田mirai燃料電池雙極板調(diào)研對燃料電池結(jié)構(gòu)（雙極板為1Mirai簡介Mirai使用了液態(tài)氫作為動力能源，液態(tài)氫被儲存在位于車身后半部分的高壓儲氫罐中。Mirai所使用的聚酰胺聯(lián)線外加輕質(zhì)金屬的高壓儲氫罐可以承受70MPa壓力，并分別置于后軸的前后。液態(tài)氫添加的過程與傳統(tǒng)添注汽油或者柴油相似，但對于安全性和加注設(shè)備具有獨立的安全標準。充滿Mirai的儲氫罐大約需要3-5分鐘，在JC08工況下，Mirai的氫儲量可以支持700公里續(xù)航里程。減壓后的液態(tài)氫進入位于乘員艙下方的燃料電池重，氫原子在燃料電池陰極上的反應(yīng)，釋放電子從而產(chǎn)生電能。多個燃料電池的串聯(lián)使得輸出電壓達到使用的標準。Mirai簡介Mirai使用了液態(tài)氫作為動力能源，液態(tài)氫被儲2問題聚焦——metallicbipolarplates多個燃料電池的串聯(lián)使得輸出電壓達到使用的標準。——mirai串聯(lián)key——雙極板問題聚焦——metallicbipolarplates多3燃料電池雙極板ppt課件4燃料電池雙極板ppt課件5燃料電池雙極板ppt課件6燃料電池雙極板ppt課件7燃料電池雙極板ppt課件8雙極板燃料電池發(fā)動機由大量相同的電池元件組成，每個電池元件由一塊雙極板和一層催化劑鍍膜總成，構(gòu)成陰陽電極。雙極板是燃料電池堆中重要的性能元件，它負責把燃料和空氣分配到兩個電極表面以及電池堆散熱。因此，每個雙極板都必須包括一個外部的流動管道負責氣體分配，和另一個獨立的內(nèi)部冷凍劑通道。每個雙極板還必須有穩(wěn)固的密封措施，這樣發(fā)動機堆中發(fā)動機液可以分開控制。最后還必須要有一個導(dǎo)體表面或涂層使電阻損失最小化。雙極板燃料電池發(fā)動機由大量相同的電池元件組成，每個電池元件由9雙極板在燃料電池中的作用分離氧化劑與還原劑收集電流氣體反應(yīng)場所雙極板在燃料電池中的作用分離氧化劑與還原劑10雙極板需解決的問題充分反應(yīng)化學(xué)性能（抗腐蝕，最好能促反應(yīng)）機械性能（主要是剛性，導(dǎo)電性，導(dǎo)熱性和密度，導(dǎo)熱性最好能控制其保持在相對穩(wěn)定的高效率狀態(tài)下）成本雙極板需解決的問題充分反應(yīng)11常見材料——GraphiteBipolarPlates優(yōu)點：良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性，耐腐蝕性缺點：強度，氣密性（上海交通大學(xué)燃料電池研究所采用真空加壓的方式,以硅酸鈉濃溶液浸漬石墨雙極板,減少了制造過程中的氣孔）常見材料——GraphiteBipolarPlates優(yōu)12常見材料——compositematerial優(yōu)點：理化性質(zhì)優(yōu)秀缺點：成本高，技術(shù)要求高，應(yīng)用水平有待提高常見材料——compositematerial優(yōu)點：理化性13常見材料——metallicmeterial優(yōu)點：機械性能優(yōu)異，成本低，來源廣，能提供較大的動力密度缺點：抗腐蝕性不佳常見材料——metallicmeterial優(yōu)點：機械性14動力密度金屬雙極板由于在同類技術(shù)中可以提供最好的動力密度，因此在汽車應(yīng)用中是作為首選的。這使得汽車制造商能夠使用一臺緊湊、輕量且更易裝進車里的發(fā)動機就可獲取巨大的推動力。動力密度金屬雙極板由于在同類技術(shù)中可以提供最好的動力密度，因15抗腐蝕，高生產(chǎn)率，機械性能優(yōu)異Metals,suchastitaniumandstainlesssteels,exhibitexcellentmechanicalpropertiesandhaveverylowgaspermeationrates.TheyarealsosuitableformassproductionwithlowscrapratesandarestableinaPEMfuelcellenvironmentwherelowpHvaluesarecommon抗腐蝕，高生產(chǎn)率，機械性能優(yōu)異Metals,suchas16燃料電池雙極板ppt課件17燃料電池雙極板ppt課件18BareMetalsasBipolarPlatesDuetoitslowcostandfavourablephysicalandchemicalproperties,stainlesssteelhasbecometheprimarycandidateforbipolarplateconstruction.Theformationofapassiveoxidelayerprotectstheplatefromcorrosion,butleadstohigherinterfacialcontactresistanceBareMetalsasBipolarPlatesD19SurfaceTreatmentsandCoatingsTherearealimitednumberofmaterialsexhibitingacombinationofhighcorrosionresistanceandlowinterfacialcontactresistanceforuseinPEMfuelcells.Furthermore,manyofthesemetalsarerareandprohibitivelyexpensive.Asaresult,thesearchforsurfacetreatmentsofinexpensiveandwidelyavailablemetalsthatarecapableofenhancingtheirperformanceinfuelcellenvironmentsiswellestablishedandunderway.Oneofthepromisingtechniquesinsurfacetreatmentofausteniticstainlesssteelsiscarburization.Anotherpromisingsurfacetreatmenttechniqueistheutilizationofhighlyconductiveandcorrosionresistantcoatings.SurfaceTreatmentsandCoating20Chromium-ContainingFilms.ChromiumnitrideNobleandNonnobleMetalCoatingsCostandrare

FabricationofMetallicBipolarPlatesstampingandhydroformingChromium-