1.雙極板

雙極板是由極板和流場(chǎng)組成。主要作用是氣體分配、集流、導(dǎo)熱和密封。

雙極板是電、熱的良導(dǎo)體,具有良好的機(jī)械性能,很好的阻氣性能,耐腐蝕性好等特點(diǎn),其性能決定了燃料電池堆體積比功率和質(zhì)量比功率。

雙極板材質(zhì)主要是石墨或者合金。通常由石墨板材料制作，石墨雙極板厚度約2～3.7mm，經(jīng)銑床加工成具有一定形狀的導(dǎo)流流體槽及流體通道，其流道設(shè)計(jì)和加工工藝與電池性能密切相關(guān)。

2.質(zhì)子交換膜

質(zhì)子交換膜作為電解質(zhì)，起到傳導(dǎo)質(zhì)子，隔離反應(yīng)氣體的作用。

在燃料電池內(nèi)部，質(zhì)子交換膜為質(zhì)子的遷移和輸送提供通道，使得質(zhì)子經(jīng)過(guò)膜從陽(yáng)極到達(dá)陰極，與外電路的電子轉(zhuǎn)移構(gòu)成回路，向外界提供電流。

質(zhì)子交換膜的性能對(duì)燃料電池的性能起著非常重要的作用，它的好壞也直接影響電池的使用壽命。

3.碳紙/碳布

氣體擴(kuò)散層GDL通常由碳紙或者碳布組成，主要起到傳質(zhì)，導(dǎo)電，傳熱，支持催化層，導(dǎo)水的作用。

4.催化劑

作為氫燃料電池反應(yīng)關(guān)鍵，催化層是由催化劑和催化劑載體形成的薄層。催化劑主要采用Pt/C,Pt合金/C，載體材料主要是納米顆粒碳、碳納米管、碳須等。

對(duì)材料要求導(dǎo)電性好，載體耐蝕，催化活性大。

電堆是怎么工作的

在原理上相當(dāng)于水電解的“逆”裝置。

陽(yáng)極為氫燃料發(fā)生氧化的場(chǎng)所，陰極為氧化劑還原的場(chǎng)所，兩極都含有加速電極電化學(xué)反應(yīng)的催化劑，質(zhì)子交換膜作為傳遞H+的介質(zhì)，只允許H+通過(guò)。工作時(shí)相當(dāng)于一直流電源，陽(yáng)極即電源負(fù)極，陰極即電源正極。

電堆工作時(shí)，氫氣和氧氣分別由進(jìn)口引入，經(jīng)電堆氣體主通道分配至各單電池的雙極板，經(jīng)雙極板導(dǎo)流均勻分配至電極，通過(guò)電極支撐體與催化劑接觸進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)。

陽(yáng)極(負(fù)極)：2H2→4H++4e-

陰極(正極)：O2+4H++4e-→2H2O

由于質(zhì)子交換膜只能傳導(dǎo)質(zhì)子，因此氫離子(即質(zhì)子)可直接穿過(guò)質(zhì)子交換膜到達(dá)陰極，而電子只能通過(guò)外電路才能到達(dá)陰極。當(dāng)電子通過(guò)外電路流向陰極時(shí)就產(chǎn)生了直流電。

以陽(yáng)極為參考時(shí)，陰極電位為1.23V。也即每一單電池的發(fā)電電壓理論上限為1.23V。接有負(fù)載時(shí)輸出電壓取決于輸出電流密度，通常在0.5～1V之間。將多個(gè)單電池層疊組合就能構(gòu)成輸出電壓滿足實(shí)際負(fù)載需要的燃料電池堆(簡(jiǎn)稱電堆)。