（清華大學材料科學與工程系 先進材料教育部重點實驗室，北京 100083）
壹、內容簡介
質子交換膜燃料電池（proton exchange membrane fuel cell，以下簡稱PEMFC）能夠等溫地按電化學方式直接將化學能轉化為電能，它不受卡諾循環限制，能量轉化率高（40%～60%），並且清潔、無汙染（產物主要是水），被認為是21世紀首選的高效、潔凈的供電系統。雙極板作為PEMFC電池堆中單電池的連接組件，主要起著隔絕電池間氣體串通、分布燃料與氧化劑、支撐膜電極和串聯單電池形成電子回路的作用。
目前開發的雙極板材料主要有金屬類和碳材料類。表面改性的金屬雙極板，其優點是可制成薄板（如0.1～0.5mm），並可采用沖壓沖剪等機械化生產方法加工孔道與流場，有利於降低雙極板成本，但金屬板的腐蝕問題壹直沒有得到很好的解決。目前實際應用的是利用人造石墨制造的雙極板，用這類材料制作的雙極板導電及耐腐蝕性很好，但由於雙極板對氣密性的要求，制造過程中需要經過多次的樹脂浸漬、碳化、石墨化以及後續的流場加工等生產工藝，因此制作程序復雜，成本很高，成為制約燃料電池應用的壹個重要因素。
在實驗室將天然鱗片石墨經化學或電化學處理形成可膨脹石墨，將可膨脹石墨膨化後得到蠕蟲狀的物質，並將膨化後的石墨“蠕蟲”模壓成壹定密度、表面光潔度良好的板狀材料——柔性石墨板生產流程見圖1。由於膨化過程從鱗片石墨中基本清除了所有非天然化學成分，模壓或軋制僅僅是膨脹石墨的機械結合，因此最終的柔性石墨板基本上是純石墨，它具有天然石墨所具有的熱穩定性強、導電導熱性能好、耐腐蝕、不透氣性能好等優點。同時，經過壹次成型的柔性石墨雙極板可以直接制造出表面的流場，因此，其成本大大降低。
圖1 柔性石墨板生產流程圖
經實驗室驗證，柔性石墨雙極板的強度可以達到30MPa；氦滲透率為（0.4～0.9）× 10-6μm2，電導率達到1.1×105S/m，熱導率達到129 W/（m·K），均優於目前使用的人造石墨雙極板。
二、推廣應用
經過實際測試，利用柔性石墨雙極板和人造石墨雙極板組裝的電池，其性能基本相同，而前者的成本僅為人造石墨雙極板的1/20～1/10。
三、鑒定、獲獎、專利情況
2004年12月由科技部組織專家驗收。