燃料電池及關(guān)鍵材料發(fā)展現(xiàn)狀

  燃料電池電堆主要由單體燃料電池構(gòu)成，其中，單體燃料電池包括雙極板、密封圈和膜電極，而膜電極又分為質(zhì)子交換膜、催化劑層和氣體擴(kuò)散層。

  到目前為止，質(zhì)子交換膜燃料電池均使用鉑及其合金作為有效的催化劑，鉑資源的匱乏和成本昂貴直接制約了燃料電池大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。從范圍來看，現(xiàn)階段應(yīng)用于質(zhì)子交換膜燃料電池的鉑催化劑生產(chǎn)企業(yè)主要有英國(guó)的JM，德國(guó)的巴斯夫股份公司（BASF），比利時(shí)的Umicore，日本的TKK，美國(guó)的E-TEK 等，目前中國(guó)的企業(yè)還未實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)性突破，主要以研究機(jī)構(gòu)為代表，如中國(guó)的大化所、長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)所、天津大學(xué)和中山大學(xué)等。

  質(zhì)子交換膜是氫燃料電池zui核心的零部件之一，是燃料電池電解質(zhì)和催化劑進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)的基礎(chǔ)，質(zhì)子交換膜性能要求*，目前在氫燃料電池中使用的質(zhì)子交換膜主要采用全氟化聚合物材料合成，
具有穩(wěn)定性好及長(zhǎng)壽命的特點(diǎn)，同時(shí)具有良好的阻氣性能，但開發(fā)和生產(chǎn)難度高，現(xiàn)階段主流的生產(chǎn)企業(yè)有美國(guó)的杜邦公司，另外，還有日本的旭化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社（Asahi Chemical）及日本AGC 旭硝子株式會(huì)社（Asahi Glass）生產(chǎn)的aciplex 膜及flemion 膜。中國(guó)的生產(chǎn)商主要有大連新源動(dòng)力、上海神力及武漢理工新能源有限公司。

  氣體擴(kuò)散層是支撐催化劑層、收集電流、為化學(xué)反應(yīng)提供電子通道、氣體通道及排水通道的隔層，由碳布/碳網(wǎng)和防水劑聚四氟乙烯組成，其材料和制備技術(shù)影響著燃料電池性能的優(yōu)劣，也是決定燃料電池成本的關(guān)鍵零部件之一，目前主流的生產(chǎn)企業(yè)有日本東麗、加拿大巴拉德和德國(guó)SGL 等。

  雙極板在燃料電池中主要起輸送和分配燃料的作用，在電堆中負(fù)責(zé)隔離陰陽兩極的氣體，目前廣泛采用的雙極板材料有無孔石墨板、金屬板及復(fù)合材料雙極板。其中，石墨雙極板的主流生產(chǎn)商有美國(guó)的POCO 公司、SHF 公司、Graftech 和，以及日本的藤倉(cāng)gomu 工業(yè)株式會(huì)社、日本九州耐火煉瓦株式會(huì)社（Kyushu Refractories CO.LTD），英國(guó)的Bac2 以及加拿大巴拉德等。另外，金屬雙極板的主要生產(chǎn)企業(yè)有瑞典的cellimpact、德國(guó)的Dana 和Grabener、美國(guó)的treadstone公司等，國(guó)內(nèi)主要有鑫能石墨、滬江科技、聯(lián)強(qiáng)碳素以及喜麗碳素等。

  電堆即為滿足使用需求將多個(gè)單體組合起來的電池組。根據(jù)工作電壓的不同單體電池的數(shù)量也不同，又因重量與體積比功率不同而呈現(xiàn)出各種電堆產(chǎn)品。目前主流的燃料電池電堆生產(chǎn)企業(yè)有加拿大的巴拉德、Hydrogenics，美國(guó)的Plug Power 公司，日本的豐田及本田公司，英國(guó)的ITM power、inligent energy 公司，中國(guó)的上海神力新源動(dòng)力。