燃料电池双极板碳涂层介绍

一、质子交换膜燃料电池背景

质子交换膜燃料电池 (proton exchange membrane fuel cell，PEMFC）: 是一种采用可传导质子的聚合膜作为电解质，将存在于燃料中的化学能通过电化学反应直接转化为电能的发电装置燃料电池具有发电效率高、环境污染小、噪音低，可靠性高，我国有关部门和专家对燃料电池十分重视，强调了自主研究与开发燃料电池系统的重要性和必要性。

PEMFC 的结构组成如图所示，主要由质子交换膜 (电解质），催化剂层、气体扩散层和双极板等核心部件组成。气体扩散层、催化剂层和聚合物电解质膜通过热压过程制备得到膜电极组件(MEA）。

中间的质子交换膜起到了传导质子 (H+）、阻止电子传递和隔离阴阳极反应的多重作用；
两侧的催化剂层是燃料和氧化剂进行电化学反应的场所；
气体扩散层的主要作用为支撑催化剂层、稳定电极结构、提供气体传输通道及改善水管理；
双极板的主要作用是分隔反应气体，并通过流场将反应气体导入燃料电池中，收集并传导电流，支撑膜电极，以及承担整个燃料电池的散热和排水功能。

在全球能源低碳转型的背景下，氢能作为一种清洁的二次能源，将成为未来社会的主要能源之一，燃料电池可以高效将氢能的化学能转化为电能，燃料电池技术的快速发展是行业核心目标目前燃料电池的应用包括汽车、船舶、航空、发电站等等。分别对燃料电池及双极板的性能提出了高稳定性、高耐久性的需求，涂层金属双极板作为燃料电池的核心零部件，成为行业需要攻克的关键技术之一。

二、涂层性能

目前可以商业应用的涂层包括贵金属涂层和碳涂层，Sydrogen星氢源采用独特
FCVA （技术过滤阴极真空电弧技术）制备的碳涂层拥有超过贵金属的优异性能，可以应用到多种的燃料电池场景。

1、SydroDIAMOND^® （用于 PEM 燃料电池的金属双极板涂层，是一种不含贵金属的双极板涂层，可增强材料导电性并保护基材免于钝化。）碳涂层通过电化学工作站在模拟的 PEMFC 工条件下进行离线测试，评估其耐久性；采用接触电阻测试仪在 1.0MPa压力下进行测试，评估其导电性。

1）金作为良导体，具有良好的导电性，SydroDIAMOND^®碳涂层与贵金属涂层具有相当的导电性；

2）极化测试结果显示，SydroDIAMOND^®碳涂层具有更搞的腐蚀电位和总体更低的腐蚀电流；

3）恒定在高电位1.80V条件下测试时，SydroDIAMOND^®碳涂层具有更好的抗腐蚀性能;

4）恒定在0.84V低电位条件测试时，SydroDIAMOND^®碳涂层与贵金属具有相当的耐久性；

5）对电化学测试后的溶液进行 CP 测试，分析离子析出量，贵金属涂层离子析出量 286pg/L，SydroDIAMOND^®碳涂层离子析出小于30ug/L，具有优异的抗离子析出能力。

2、将SydroDIAMOND^®碳涂层极板送至ZBT，并组装到燃料电池中进行对标测试。

在0.6V 电压下测试近 500H,结果显示未涂层极板具有最低的电池输出性能，SydroDIAMOND^®碳涂层具有优于贵金属涂层的输出性能，同时看衰减情况,SydroDIAMOND^®碳涂层表现出更好的稳定性。

三、FCVA技术优势

星氢源专有的 FCVA 技术能够在各种材料基材上沉积 100% 纯净的高能离子。该涂层技术可显著增强材料的性能（例如电化学性能、耐腐蚀性能），同时过滤影响涂层质量和完整性的不良大颗粒。可根据应用精确调整和优化涂层。

镀膜过程在接近室温的温度下进行，确保更高的能源效率。除金属等传统材料外，真空镀膜技术还可应用于塑料、橡胶和陶瓷等传统上具有挑战性的更多种类的基材上。

星氢源的FCVA技术已应用于3C（计算机、通信和消费电子）、汽车、精密工程和印刷等多个行业的大规模生产。

通过使用基础材料技术，Sydrogen 在关键燃料电池组件的性能、耐用性和成本方面在整个氢价值链中发挥优势。

星氢源 SydroDIAMOND^®碳涂层双极板具有优异的导电性，高电位耐腐蚀性，低电位耐久性，抗氯离子腐蚀，低铁离子析出等优势，适用于多样化的燃料电池应用场景，SydroDIAMOND^®碳涂层双极板已经在多家客户端通过测试，包括离线测试，台架电堆测试，系统功能测试，公交、重卡、固定式发电站实际运行等，客户反馈良好。

此外，由于采用低成本的碳材料加工、连续线体生产，SydroDIAMOND^®碳涂层双极板具有明显的成本优势。经过技术迭代，在保证性能的前提下，最新一代涂层具有更优的性能的同时具有更低的量产成本，推动进一步的降本增效。

四、企业介绍

星氢源(上海)科技有限公司(以下简称"星气源"是由亚洲先的深度科技先进材料解决方案提供商纳峰科技有限公司 NANOFILM TECHNOLOGIES INTERNATIONALLIMITED 和淡马锡股 EMASEK HOLDINGS 成立的合资公司，星氢源开发并制造燃料电池和电解槽的组件、产品和系统，为市场带来创新技术以实现绿色能源转型，星氢源总部位于新加坡，拥有丰富氢能技术经验，星氢源也与新加坡领先的大学合作，通过我们的产品将最新技术商业化，星氢源的镀膜设备和镀膜技术研发位于我们的上海工厂，拥有独立的氢能材料和关键零件的开发测试和技术验证中心，总工厂面积为 5000 平方米，目前有 100 多名员工。

来源：Sydrogen

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