燃料電池金屬雙極板-傳統產業升級的優秀示範

燃料電池(Fuel cell)是一種將化學能轉成電能的發電系統，轉化效率約可達85%，屬於高效、環保的電力裝置，依電解質不同分為鹼性燃料電池（Alkaline Fuel Cell-AFC）、磷酸燃料電池（Phosphoric Acid Fuel Cell -PAFC）、熔融碳酸鹽燃料電池（Molten Carbonate Fuel Cell -MCFC）、固體氧化物燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell -SOFC）和質子交換膜燃料電池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell -PEMFC）五大類，而質子交換膜燃料電池(PEMFC)是至今發展較成熟的低溫燃料電池，有著長效壽命、高比功率和與比能量、室溫下快速啟動…等優點，且方便作為移動式與固定式電源使用，普遍被認為是未來新興能源發展項目之一。

質子交換膜燃料電池(PEMFC)使用『氫氣』作為燃料，原理與電解水設備相似，差異在於一個是以電力將水分解產生氫氣和氧氣，而PEMFC是將氫氣和氧氣透過化學反應生成水並產生電能；能完成電化學反應的最小單元稱為單電池，由陽極板（Anode）、膜電極組件(Membrane Electrode Assembly-MEA)、陰極板（Cathode）所組成，所產生電壓約0.6~0.85V，所以通常要將多個單電池串聯使用才能符合工業需求。

陽極板與陰極板通常為同一塊組件，但兩面為約寬深1*1mm不同溝槽設計，讓氫氣與氧氣僅能透過MEA做質子交換而不至於有其他通道可以接觸，而這一塊組件則稱為雙極板(Bipolar Plate-BPP)，其功用除作為氣體與冷卻劑通道外，也作為支撐MEA(厚度約0.4~0.5mm)的骨架；材料使用有石墨、複合材料與金屬板三種，石墨材料屬最成熟的應用，但僅能透過機械加工或射出成形流道，且具脆性需要一定的厚度，因此具有較大的體積與成本。複合材料分為金屬基與碳基，金屬基通常以一塊高導電金屬薄材膠結石墨流道板，但製程複雜；碳基則是以碳纖混合樹脂壓合成形，適合大量生產，但電阻、氣密性及平面精度難以控制。金屬雙極板則以兩塊不同流道設計的沖壓薄板焊接而成，體積小、重量輕、耐腐蝕、低電阻、價格便宜特性，是目前各方積極發展的項目。

金屬雙極板一般使用0.1mm的SUS316不銹鋼作為基體材料，具有良好的力學與導電性，通常透過連續衝壓方式成形：

1.材料: 因為金屬材在電解環境下容易發生腐蝕而降低電池效能，通常需要鍍上NbC塗層減少腐蝕現象，所以料帶分為有預塗層與無預塗層，不過預塗層鋼帶成形焊接後通常會發生一些小問題，因此大都選用無預塗層鋼帶，並於成形後在鍍層保護。

2.成形: 大部分的製造廠以連續衝壓成形陽極板和陰極板，也有少數廠家會使用液壓成形，端看製程技術而定，不過在衝壓成形時，因溝槽特徵較小，容易有衝壓不足與回彈現象發生，需要透過模擬分析與補正來改善。

3.雷射焊接: 經過成形後的陽極板與陰極板通常是透過雷射焊接，沿著板件周邊將其焊合組成一個完整的雙極板，同時也會將中間的冷卻液封閉並檢測其性能。

後續還有會一些耐腐蝕塗層與密封膠的處理，會因應各家製造廠需求不同而有所差異。