文獻回顧

Sanaa A.Abo El-Enin 等人[10]用鋁當作基板並鍍上鎳以增加其抗

腐蝕性，取代傳統的石墨雙極板在製作時的費用與重量。其後並研發 出另一種金屬雙極板；在鋁基材上鍍(Ni-Mo-Fe-Cr)等合金並在 400℃

中經過退火處理一小時，其具有優良的性質；在酸性溶液中具有高抗 腐蝕性、高電傳導性、高微硬度和較低的成本。

Yu Fu 等人[11]指出在 316 不鏽鋼電鍍上一層 Ag-PTFE 將會比純 Ag 還具有較佳的性質。Ag-PTFE 不鏽鋼複合板的水接觸角為 114^O， Ag 不鏽鋼複合板為 73^o，代表著 Ag-PTFE 具有較佳的疏水性，這對

雙極板在水處理上是一大優點，且間接觸阻抗Ag-PTFE 也小於 Ag。

Wonseok Yoon 等人[12]以 304、310 和 316 不鏽鋼作為基材，分

別鍍上不同抗腐蝕性物質：Gold(不同厚度 2nm、10nm 和 1μm)、Ti、

Zr、ZrN、ZrNb 與 ZrNAu，並探討其性質。結果發現鍍上 Zr 的試片 在短期試驗中不論是陽極端亦或是陰極端均具有抗腐蝕性，不過其接 觸阻抗沒達到目標。較薄的 Gold coating (2nm) 接觸阻抗較低，但 是其抗腐蝕性較差；而較厚的Gold coating (>10nm)則相反。

In Uk Hwang 等人[13]指出碳纖維環氧複合雙極板具有優良的機 械性質、電傳導性和熱傳導性。在室溫或是操作溫度 80℃其彎曲強 度均約為195MPa，而電傳導率為 300Scm^-1，熱傳導率為 85W(mK) ^-1。

J.Wind 等人[14]指出金屬雙極板相較於石墨雙極板，具有以下優 點：成本低、易於機械加工大量生產、機械強度大、氣密性高與電阻 率小。不過PEMFC 的操作環境呈現弱酸性，將會造成金屬腐蝕因而 降低電池工作效率及壽命，因此金屬表面必須鍍上一層抗腐蝕性物 質。於是他們使用沃斯田鐵型不鏽鋼(SS316L，C：0.03%、Cr：

16.5~18%、Ni：10~14%) 個別鍍上黃金與其他廉價金屬。實驗結果 發現某些廉價金屬經過1000 小時的使用，其表面氧化物並不多而不 致影響電阻，所以有潛力應用至金屬雙極板。

M.H.Oh 等人[15]利用高分子塑膠搭配石墨經由射出成型的加工

方法形成複合型石墨碳板，反應面積為別為25cm²與 50cm²，於雙極板 表面塗佈上鎳(Ni)或鈀-鎳(Pd-Ni)可以避免腐蝕和增加電導性。由實 驗結果發現，此一複合石墨雙極板電導性雖遠遜於石墨板，但功率輸 出達0.37W/cm²且在使用超過300 小時能沒有性能衰弱的現象發生。

陳皇任在其論文[16]中提出由於金屬板與塑膠材料皆具有加工容 易、價格低廉的特性，若以金屬板結合塑膠材料製成兩面具有反應氣 體流道，而中間設有冷卻流道的雙極板，則這種將冷卻流道與雙極板 整合在一起的複合材料雙極板，將具有成本低、製造容易、散熱效果 良好、耐腐蝕性、導電性佳、體積小、重量輕、耐沖擊等諸多優點。

研究結果顯示：此一複合材料雙極板的技術構想實屬可行，且其材料

成本以及加工度皆優於傳統的石墨雙極板。經由單電池性能驗證可 知，單一電池功率密度已經可達到 0.334W/cm²，已屬於可以應用範 圍，若能將進行後續的散熱測試、耐久性等各項研究，對燃料電池技 術的發展將有很大的助益。

Cho 等人[17]利用複合石墨材料來進行雙極板的製作，其成份為 90%的石墨+10%的高分子材料，而製程分為熱壓成型（Bulk Molding Compound）與射出成型（Injection Molding）。其研究結果顯示：射 出成型在耐久與性能輸出方面優於熱壓成型；但在接觸電阻方面，熱 壓成型較低於射出成型。

陳科宏等人[18]利用聚乙烯樹脂與石墨粉利用塊狀模狀成型 (BMC)的方式來製備高分子複合材料雙極板，並以不同儀器來進一 步探討試片的性質。由文獻結果可知，此一複合材料雙極板在機械性 質的測試中：抗拉強度變差，抗曲強度變強，電阻值較純石墨來得大，

氣密性仍能保持完整氣密；因此，說明此一製程雙極板雖不及純石 墨，亦實屬可行且較利於大量商業生產之利用。

吳信達在文獻中[19]提及到平板型燃料電池之流場板以後可以改

置成陶瓷基板或複合陶瓷加塑料之混合板，而改進現有塑料或 PCB 板(電路板)之問題,因而增加導熱及強度問題，並提及到燃料電池是未 來3C 產業中最具有前瞻性之產品。