石墨板 一文详解本田 1、2、3 代金属极板燃料电池堆技术与细节迭代变化

在汽车能源发展的过程中，燃料电池堆成为了焦点。尤其是石墨电极厂家的燃料电池堆，每年都在不断进行优化。这些改进不仅体现了技术的革新，还展现了对众多性能指标的深思熟虑。这一连串的变革，其中蕴藏着许多值得深入研究的课题。

2004款FCX的金属极板变革

2004年对石墨电极制造商的FCX燃料电池堆来说，可谓是经历了翻天覆地的变化。他们开始用金属极板替换石墨板，这一转变主要是为了提升性能。金属极板在导电性等方面可能比石墨板表现更佳。在生产实践中，这一决策很可能是基于成本、耐用性等多方面因素的全面考量。厂家和研究人员都在关注这一变革对燃料电池堆整体性能可能带来的影响。此外，2004年的FCX所搭载的燃料电池CCM，采用了转印法制备。这种方法使得制备过程更为精密，先将催化层制备在转印膜上，然后再转移到质子膜的两侧，最终制成CCM。

2004年的FCX第二代金属板燃料电池堆在气体流场结构上采用了顺流垂直流动的设计，这一设计使得电堆的形态发生了变化，具体表现为变高和变窄。设计完成后，它被安置在燃料电池车的中央通道。这样的放置位置表明，电堆的结构与车辆的整体布局相匹配，这也是在设计过程中重点考虑的因素。

2008款电堆的进气结构转变

2008年推出的电堆在进气设计上实现了创新。它摒弃了前辈的水平进气设计，转而采用了波纹流道的垂直进气方式。这种转变主要考虑的是排水问题。在燃料电池的实际运行中，积水过多会损害电池的性能和寿命。石墨电极制造商研发的垂直进气电堆结构，在氢气和空气的进出上，实现了从顶部垂直进入、底部垂直出堆的设计。这种进气和排气的布局，对于提升电池的排水效果，具有显著的效果。

2008年的燃料电池在设计上有了显著进步，主要朝着提升性能的方向大步前进。其结构设计采用了“两单元一冷却层”的布局，这样的设计有助于提升电池的性能和稳定性。在膜电极的两侧，阴阳极板的两个背面分别布置了气场和冷却液场，这样的安排使得各种流体的分布更为合理。

燃料电池装配自动化发展

上一代金属电堆的膜电极容易损坏，这给燃料电池的层叠过程带来了挑战。为了克服这一难题，燃料电池采用了由2片MEA和3片极板构成的装配单元，每个单元包含2片单电池。此外，层叠过程还通过机器人自动化完成，这一做法提升了生产效率，并确保了装配的精确度。

在工厂的实际操作中，引入自动化技术显著降低了人力成本，并减少了人为错误。机器人能严格按照设计要求完成操作，这使得生产线的稳定性得到了提升。随着技术的不断进步，自动化水平有望进一步提升，这对燃料电池产业的规模化生产具有重大影响。

第三代金属极板燃料电池改进

第三代金属极板燃料电池在进气结构上进行了优化，缩短了流道槽的深度，并引入了水平波纹逆流进气的设计。这样的改进使得其功率密度达到了世界领先的3.1kW/L。与上一代产品相比，这一代采用了不同的进气方式，上一代则是通过阴阳极气体顺流而下，依靠重力来增强排水效率。在性能上，它能在减少电池厚度的同时，确保稳定的输出。

技术的不断进步推动了新一代燃料电池的发展，特别是在膜电极领域实现了优化。这种优化主要体现在膜电极湿度的均匀化处理以及降低加湿需求上。这样的改进使得电池的厚度得以显著减少。电池性能因此得到提升，同时在空间利用上也展现出更多优势。这些改进为燃料电池在更多设备中的应用开辟了新的可能性。

2016款燃料电池改进之处

2016年推出的燃料电池在上一代基础上有了新的提升。它对膜电极外围的树脂框架进行了重新设计，确保了与外围树脂框架接触的极板保持平整。这种设计带来了诸多益处。它有望在气体凝结前实现排水，防止产物水附着在流道上，还能使气体流道槽的深度降低26%，比上一代产品有显著提升。

2016款车型在性能上有所突破，其提升之道独特。它主要通过减少热质量、减小膜电极组件的面积电阻来实现温升的优化。这样的设计使得电池在不同环境下都能更有效地工作，尤其在低温环境中，它能迅速达到高效运行状态。

不同款型的性能提升对比

2008年的燃料电池主要依靠垂直进气结构来增强排水功能，并减少了40%的热质量，以此提升了低温启动的性能。而2016年的改进则是从另一个角度着手。两者都采用了“两单元一冷却层”的结构，但在性能提升的具体方面各有侧重点。从这些不同型号的改进措施中，我们可以看出，石墨电极制造商在不同时间段针对燃料电池的各类问题进行了优化。这不禁让人思考，在燃料电池堆的发展中，是否能够有一个更加全面的技术方案，一次性解决更多的问题？同时，也欢迎大家对这一话题进行评论和交流，如果觉得文章不错，也请点赞和分享。