石墨双极板与金属双极板有什么区别，这篇文章告诉你！

石墨双极板与金属双极板有什么区别，这篇文章告诉你！

燃料电池有“八大件”，分别是电堆、膜电极、双极板、质子交换膜、催化剂、碳纸、空气压缩机以及氢气循环系统组成。在这八个核心零部件中，双极板设计开发备受关注。

双极板（Bipolar plates,BP）又称“隔板”，具有隔离与分配氧化剂和燃料、传导电流、支撑膜电极、调节电堆内部温度等作用，双极板的导电、抗弯强度、耐腐蚀等性能对电堆性能表现有重要影响。双极板就像是“血管+骨架”，支撑氢燃料电池的运行功率、寿命和成本。

目前，业界依据基体材料分为石墨双极板、金属双极板和复合双极板三类。目前，复合双极板技术尚不成熟，制备成本高昂，市场应用主流的还是石墨双极板与金属双极板，这两种双极板有什么区别呢？

1、制造工艺不同

金属板材经过冲压成型，形成带流道的金属双极板，非常适合大规模自动生产，金属双极板的工艺效率高。比如有些金属双极板就使用316/304不锈钢材料，原料成本较低，机械性能优良，可以快速批量化生产。

此外，金属双极板这种易于加工的机械性能可以实现双极板“极薄化”设计，可以做到1mm以下的纤薄程度，顺应了空冷电堆的“轻量化”的技术趋势，可以在体积更紧凑的无人机等动力系统中集成使用。

石墨双极板的制造工艺比较复杂，要把原材料加工碳素材料，高密度石墨混合在高温高压下“石墨化”，经过一系列机械加工形成气体流道的石墨双极。由于石墨较脆的特点，对双极板厚度有要求，对工艺精度要求非常严格，制备难度与成本比较高。

2、导电性能不同

金属双极板的导电性能要优于石墨双极板，这是由金属双极板的物理性质所决定的。金属本身就具备良好的导电导热性能，不锈钢、铝、钛等材料都可以用于金属双极板材料。

美国能源部（DOE）在2025年的报告中提到车用燃料电池双极板长期目标：界面接触电阻＜10 mΩ·cm2，电导率＞100 S·cm-1 。不锈钢的电导率可以达到106 S/m级别，燃料电池石墨电导率通常是104  ~ 105 S/m 量级。

3、耐用表现不同

石墨金属板采用碳材料，具有较高的耐腐蚀性。金属双极板耐腐蚀性不如石墨金属板，在苛刻环境下容易受到环境腐蚀，产生的金属离子沉淀会污染催化剂，导致电堆性能下降。

通过金属双极板表面制备导电耐腐蚀图层，可以显著提升金属双极板的耐用性能，实现材料成本、使用寿命、导电性能的三者均衡。

俗话说“尺有所长，寸有所短”，世界上没有十全十美的物质，构成了丰富多元的技术生态。这就要求我们必须辩证地看待金属双极板和石墨双极板，不存在“孰优孰劣”，只有谁更合适。依据不同的使用场景，来选用对应的双极板电堆。

比如氢燃料电池无人机可以用更加轻盈纤薄的金属双极板，获得更出色的续航体验；标准箱式的氢燃料电池热电联供系统则可以使用石墨双极板，满足复杂的温湿度变化环境，获得更耐久的体验。