氫燃料電池堆封裝研究現狀

秦 飛， 郭朋彥，2， 張瑞珠， 冉 朝， 任 赟

（1.華北水利水電大學， 河南 鄭州 450045；2.河南省新能源車輛熱流電化學系統國際聯合實驗室， 河南 鄭州 450045）

隨著環境污染、 能源危機的不斷加劇， 習總書記先后提出了 “兩山論”、 “雙碳目標” 和 “大力發展新能源產業” 等論斷； 氫能這一清潔無污染的人類社會 “終極能源”被認為是解決環境與能源問題的必由之路。

氫能作為一種二次能源不僅有著豐富儲量和廣泛來源，而且可以促進多種一次能源的發展和利用。 以氫為燃料的質子交換膜燃料電池 （PEMFC） 具有噪聲低、 啟動快、 功率密度高、 無電解液腐蝕、 清潔無碳無污染、 能量轉化效率高等優點， 被認為是最有希望替代傳統內燃機的汽車動力源， 其還可應用于分布式發電裝置、 軍事裝備、 固定式發電站等。 所以， PEMFC極具發展潛力， 大力推動其核心技術的發展可以有效改善我國能源結構， 實現 “能源自主、 可控”， 對我國的環境、 經濟、 社會、 發展都具有重大意義。

成本和壽命是PEMFC面臨的兩大問題。 優異的電堆裝配方案可以降低燃料電池成本， 提高電池壽命和發電性能。本文結合機械、 電化學、 流體力學、 動力學等知識， 介紹燃料電池電堆工作原理和電堆結構組成； 分析氫燃料電池堆封裝的國內外研究現狀， 討論封裝過程中的電堆性能變化，進而對電堆封裝面臨的問題進行解析， 并提出相應對策。

1 燃料電池電堆組成及其工作原理

質子交換膜燃料電池作為第5代燃料電池， 其由單電池 （Cell）、 端板 （EP）、 絕緣板 （IP）、 集電板 （CP） 和密封墊圈 （Sealant） 及緊固件組成， 如圖1所示。……