一、 引言

氢燃料电池（PEMFC, Proton Exchange Membrane Fuel Cell）作为一种高效、清洁的能源转换装置，广泛应用于交通工具、电力储备等领域。金属双极板作为氢燃料电池中关键的结构部件，具有重要的电气、机械和化学功能。近年来，针对金属双极板材料的研究持续推进，旨在解决其在长期工作中的腐蚀性、导电性、机械强度等挑战。本文综述了近年来金属双极板的研究进展，重点讨论了材料选择、表面改性、制造技术、以及性能优化等方面的最新成果。通过对比不同金属基材料的优缺点，为未来氢燃料电池双极板的开发提供了参考。

二、 简介

氢燃料电池是未来清洁能源领域的一个重要研究方向，尤其是在替代燃料和降低碳排放方面具有重要意义。氢燃料电池的基本工作原理是通过氢气与氧气反应生成电力、热量和水，电池中的金属双极板（Bipolar Plate, BP）是连接各个单元的关键部件，其功能包括导电、分配气体、流体传输以及耐腐蚀等。

金属双极板的性能直接影响到氢燃料电池的效率、寿命及成本。因此，选择合适的材料、优化其设计和制造工艺是提高氢燃料电池性能的关键之一。近年来，针对金属双极板材料的研究集中在提高其电化学稳定性、机械强度、导电性和耐腐蚀性等方面。

三、 金属双极板的材料选择

金属双极板的材料选择是影响氢燃料电池性能的关键因素之一。金属双极板通常分为两类：贵金属基材料（如铂）和非贵金属基材料（如不锈钢、钛合金等）。以下是近年来几种常见金属材料的研究进展。

四、 制造技术

氢燃料电池金属双极板的制造工艺直接影响其性能和成本。近年来，随着3D打印、雷射加工等先进制造技术的应用，金属双极板的设计和生产变得更加灵活和高效。

【图2】

五、 金属双极板的表面改性

金属双极板的表面改性技术是提高其性能的重要途径。常见的表面改性方法包括镀膜、氮化、等离子体处理等，这些方法可以有效提高金属双极板的耐腐蚀性、导电性和机械强度。

【图3】

六、 性能优化

金属双极板的性能优化是研究的核心，主要集中在提高其导电性、耐腐蚀性、机械强度以及热导率等方面。优化金属双极板的性能能够直接提升氢燃料电池的整体效率和使用寿命。

【图4】

七、 镀膜技术在金属双极板的发展与挑战

镀膜技术在金属双极板的性能提升中扮演了关键角色，其主要目的是增强金属双极板的耐腐蚀性、导电性和机械强度，从而延长其使用寿命并降低运行成本。随着镀膜技术的进步，针对不同金属材料的专用镀膜技术被不断开发，为金属双极板的应用提供了更多的可能性。

【图5】

八、 未来展望

金属双极板在氢燃料电池中扮演着至关重要的角色。近年来，随着材料学、表面处理技术、制造工艺和镀膜技术的不断发展，金属双极板的性能得到了显著提升。然而，仍然存在诸如成本、耐腐蚀性、导电性等方面的挑战，未来的研究应进一步聚焦于材料的优化、制造工艺的创新以及性能的综合提升。通过多学科的协作，金属双极板有望在氢燃料电池的广泛应用中发挥更加重要的作用。

【图6】氢能燃料电池示意

【图7】氢能燃料电池工作原理示意

【图8】氢能燃料电池应用示意

九、 参考文献

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