一、 引言

氫燃料電池（PEMFC, Proton Exchange Membrane Fuel Cell）作為一種高效、清潔的能源轉換裝置，廣泛應用於交通工具、電力儲備等領域。金屬雙極板作為氫燃料電池中關鍵的結構部件，具有重要的電氣、機械和化學功能。近年來，針對金屬雙極板材料的研究持續推進，旨在解決其在長期工作中的腐蝕性、導電性、機械強度等挑戰。本文綜述了近年來金屬雙極板的研究進展，重點討論了材料選擇、表面改性、製造技術、以及性能優化等方面的最新成果。通過對比不同金屬基材料的優缺點，為未來氫燃料電池雙極板的開發提供了參考。

二、 簡介

氫燃料電池是未來清潔能源領域的一個重要研究方向，尤其是在替代燃料和降低碳排放方面具有重要意義。氫燃料電池的基本工作原理是通過氫氣與氧氣反應生成電力、熱量和水，電池中的金屬雙極板（Bipolar Plate, BP）是連接各個單元的關鍵部件，其功能包括導電、分配氣體、流體傳輸以及耐腐蝕等。

金屬雙極板的性能直接影響到氫燃料電池的效率、壽命及成本。因此，選擇合適的材料、優化其設計和製造工藝是提高氫燃料電池性能的關鍵之一。近年來，針對金屬雙極板材料的研究集中在提高其電化學穩定性、機械強度、導電性和耐腐蝕性等方面。

三、 金屬雙極板的材料選擇

金屬雙極板的材料選擇是影響氫燃料電池性能的關鍵因素之一。金屬雙極板通常分為兩類：貴金屬基材料（如鉑）和非貴金屬基材料（如不鏽鋼、鈦合金等）。以下是近年來幾種常見金屬材料的研究進展。

【圖1】

四、 製造技術

氫燃料電池金屬雙極板的製造工藝直接影響其性能和成本。近年來，隨著3D打印、雷射加工等先進製造技術的應用，金屬雙極板的設計和生產變得更加靈活和高效。

【圖2】

五、 金屬雙極板的表面改性

金屬雙極板的表面改性技術是提高其性能的重要途徑。常見的表面改性方法包括鍍膜、氮化、等離子體處理等，這些方法可以有效提高金屬雙極板的耐腐蝕性、導電性和機械強度。

【圖3】

六、 性能優化

金屬雙極板的性能優化是研究的核心，主要集中在提高其導電性、耐腐蝕性、機械強度以及熱導率等方面。優化金屬雙極板的性能能夠直接提升氫燃料電池的整體效率和使用壽命。

【圖4】

七、 鍍膜技術在金屬雙極板的發展與挑戰

鍍膜技術在金屬雙極板的性能提升中扮演了關鍵角色，其主要目的是增強金屬雙極板的耐腐蝕性、導電性和機械強度，從而延長其使用壽命並降低運行成本。隨著鍍膜技術的進步，針對不同金屬材料的專用鍍膜技術被不斷開發，為金屬雙極板的應用提供了更多的可能性。

【圖5】

八、 未來展望

金屬雙極板在氫燃料電池中扮演著至關重要的角色。近年來，隨著材料學、表面處理技術、製造工藝和鍍膜技術的不断發展，金屬雙極板的性能得到了顯著提升。然而，仍然存在諸如成本、耐腐蝕性、導電性等方面的挑戰，未來的研究應進一步聚焦於材料的優化、製造工藝的創新以及性能的綜合提升。通過多學科的協作，金屬雙極板有望在氫燃料電池的廣泛應用中發揮更加重要的作用。

【圖6】氫能燃料電池示意

【圖7】氫能燃料電池工作原理示意

【圖8】氫能燃料電池應用示意

九、 參考文獻

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