什么是燃料电池电堆

1.双极板

双极板是由极板和流场组成。主要作用是气体分配、集流、导热和密封。

双极板是电、热的良导体,具有良好的机械性能,很好的阻气性能,耐腐蚀性好等特点,其性能决定了燃料电池堆体积比功率和质量比功率。

双极板材质主要是石墨或者合金。通常由石墨板材料制作，石墨双极板厚度约2～3.7mm，经铣床加工成具有一定形状的导流流体槽及流体通道，其流道设计和加工工艺与电池性能密切相关。

2.质子交换膜

质子交换膜作为电解质，起到传导质子，隔离反应气体的作用。

在燃料电池内部，质子交换膜为质子的迁移和输送提供通道，使得质子经过膜从阳极到达阴极，与外电路的电子转移构成回路，向外界提供电流。

质子交换膜的性能对燃料电池的性能起着非常重要的作用，它的好坏也直接影响电池的使用寿命。

3.碳纸/碳布

气体扩散层GDL通常由碳纸或者碳布组成，主要起到传质，导电，传热，支持催化层，导水的作用。

4.催化剂

作为氢燃料电池反应关键，催化层是由催化剂和催化剂载体形成的薄层。催化剂主要采用Pt/C,Pt合金/C，载体材料主要是纳米颗粒碳、碳纳米管、碳须等。

对材料要求导电性好，载体耐蚀，催化活性大。

电堆是怎么工作的

在原理上相当于水电解的“逆”装置。

阳极为氢燃料发生氧化的场所，阴极为氧化剂还原的场所，两极都含有加速电极电化学反应的催化剂，质子交换膜作为传递H+的介质，只允许H+通过。工作时相当于一直流电源，阳极即电源负极，阴极即电源正极。

电堆工作时，氢气和氧气分别由进口引入，经电堆气体主通道分配至各单电池的双极板，经双极板导流均匀分配至电极，通过电极支撑体与催化剂接触进行电化学反应。

阳极(负极)：2H2→4H++4e-

阴极(正极)：O2+4H++4e-→2H2O

由于质子交换膜只能传导质子，因此氢离子(即质子)可直接穿过质子交换膜到达阴极，而电子只能通过外电路才能到达阴极。当电子通过外电路流向阴极时就产生了直流电。

以阳极为参考时，阴极电位为1.23V。也即每一单电池的发电电压理论上限为1.23V。接有负载时输出电压取决于输出电流密度，通常在0.5～1V之间。将多个单电池层叠组合就能构成输出电压满足实际负载需要的燃料电池堆(简称电堆)。