钛金属：燃料电池双极板的革新之选

钛金属：燃料电池双极板的革新之选

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来源

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https://m.blog.csdn.net/CSSUST/article/details/138139576

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https://m.docin.com/p-4602732804.html?toImg=1

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https://www.htech360.com/a/32834

在新能源技术快速发展的今天，燃料电池作为高效、清洁的能源转换装置，受到了广泛关注。其中，双极板作为燃料电池的关键组件，其性能直接影响着整个电池系统的效率和寿命。近年来，钛金属凭借其独特的性能优势，在燃料电池双极板领域展现出巨大的应用潜力。

燃料电池通常由多个单体电池串联组成，而双极板则是连接这些单体电池的关键部件。它不仅需要具备良好的导电性，以确保电流的有效传递，还要能够隔离不同的单电池，防止反应物混合。此外，双极板还需为膜电极组件提供机械支撑，确保整个电池堆的稳定运行。

在众多候选材料中，钛金属以其卓越的性能脱颖而出。首先，钛的密度仅为4.5 g/cm³，远低于传统不锈钢的7.9 g/cm³，这使得钛双极板能够显著减轻电池重量，提高能量密度。其次，钛具有优异的导电性，能够确保电流在电池内部高效传输，减少能量损失。更重要的是，钛金属具有出色的耐腐蚀性，能够在燃料电池的酸性环境中长期稳定工作，延长电池寿命。

钛双极板的制造通常采用精密的加工工艺，如电镀、PVD（物理气相沉积）和热分解等。这些工艺能够确保双极板表面平整、结构精细，满足燃料电池对精度和一致性的严格要求。同时，通过蚀刻和化学加工等技术，可以实现复杂的流场设计，优化反应物的分布和产物的排出。

在实际应用中，钛双极板不仅提高了燃料电池的功率密度，还显著提升了系统的可靠性和耐用性。例如，采用钛双极板的质子交换膜燃料电池（PEMFC）在汽车领域的应用已取得重要进展。特斯拉、丰田等汽车制造商都在积极探索钛双极板技术，以期实现更长的续航里程和更短的加氢时间。

最近，大湾区大学（筹）物质科学学院奚修安课题组与深圳大学骆静利院士团队合作，在固体氧化物燃料电池（SOFC）领域取得重要突破。研究团队通过创新的材料改性技术，成功提升了钙钛矿电极材料的催化活性和稳定性，特别是在中低温条件下的性能表现。

在阳极材料研究方面，团队通过调控Sr2Fe1.5Mo0.5O6-δ (SFM)钙钛矿结构中的元素组成，实现了Fe-Ni合金催化剂的原位析出，同时避免了有害的SrO偏析。这一改进显著增强了阳极材料的催化活性和长期稳定性。

在阴极材料研究中，团队则通过引入SZM负热膨胀材料，成功构建了界面晶格应变，降低了氧空位形成能垒，从而大幅提升了氧还原反应（ORR）活性。实验结果显示，在700℃时，电池的峰值功率密度高达1.64 W/cm²，相比传统材料提升了51.8%。

随着新能源技术的不断发展，钛金属在燃料电池领域的应用前景日益广阔。从汽车到固定式发电，从航空航天到便携式电源，钛金属的优异性能将为燃料电池的普及提供强大支持。可以预见，随着制造工艺的不断优化和成本的逐步降低，钛金属将在推动燃料电池技术进步中发挥越来越重要的作用。

钛金属以其独特的性能优势，正在为燃料电池双极板带来革命性的升级。从基础研究到工程应用，钛金属展现出的巨大潜力，不仅优化了燃料电池的性能，更为实现绿色能源的未来提供了新的可能。