簡介

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環保特性，使用時溫室氣體排放量低，為當前歐美日各國積極發展的 明星科技之一。

圖 1 氫氧燃料電池示意圖[1]

儘管燃料電池具有許多潛在的優勢，但是現階段在價格上仍無法 與其他存在的發電裝置相競爭。舉例來說燃料電池元件中，雙極板是 重要且昂貴的關鍵組件(圖 2)。在燃料電池中，雙極板占了約 60-80

％的重量、30-45％的成本，而在雙極板上有著深、寬度約 100-500μm 的微流道(micro-channels)[8][9]，其功能與特性主要為分隔還原劑（如 氫氣）及氧化劑（如氧氣或空氣）。雙極板之要求必頇具有隔絕氣體 的功能，不能採用多孔透氣材料。雙極板所處的環境同時存在還原介 質及氧化介質，所以雙極板材料必頇能在這種條件下和其工作的電位

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範圍內（例：0.6-0.7V 單位電池）具有一定抗腐蝕能力、在雙極分隔 板兩側應有使反應氣體均勻分布的通道，以確保反應氣體在整個電池 各處均勻分布。雙極板亦當作在陰極及鄰近另一單元電池（cell）陽 極之電流傳導，做為電流收集器，必頇是電的良導體。雙極板亦必頇 是熱的良導體，以確保電池組的溫度（80-90℃）均勻分布和散熱設 計的實施。所以雙極板必頇對氣體有高不透氣性、高的電傳導性、高 的熱傳導性及耐腐蝕性，另外雙極板也必頇有足夠的彎曲強度以抵抗 操作壓力及熱循環穩定性[1][10]。

然而不論是質子交換膜燃料電池、直接甲醇燃料電池亦或是甲醇 重組燃料電池在可攜式燃料電池的研發上對於雙極板的要求，除了前 文所述之基本要求外，還必頇要求雙極板之厚度越薄、重量越輕越 好。除此之外，現階段可攜式燃料電池所必頇要克服的議題就在於如 何開發出低成本之雙極板。

圖 2 雙極板上之微流道[1]

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現階段已經有許多機構針對於雙極板的材料、微流道之幾何形狀 以及成形方法進行了各種研究。近幾年來針對質子交換膜燃料電池

（PEMFC）較常使用的雙極板材料有石墨（graphite）、石墨/聚合物 複合材料（polymer-graphite composite）、石墨/石墨複合材料

（carbon/carbon composite）以及不鏽鋼（stainless steel）等。

金屬雙極板由於其成本低、良好的機械、電以及熱的性質並且具

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（1）高深寬比，利用靜水壓成形所得之深寬比高於傳統沖壓成形之 結果。（2）對工件施加一均勻壓力，液壓具有等向性，因此四面八方 所受到的壓力是一致的。（3）只需製作單一模仁，與傳統沖壓成形相 比，只需製作一個模仁即可。（4）減小摩擦所造成之影響，由於只需 一個模仁，因此與工件間的接觸面積減少，減少了對材料流動的影 響。（5）降低整體燃料電池之成本，使用靜水壓快速成形金屬雙極板 之技術，能夠大幅降低其整體成本。

因為靜水壓成形擁有以上優點，所以已經被應用於各項微小金屬 元件之製程，包括向來要求產品輕薄短小的 3C 產業。若能利用靜水 壓成形的方式，依照所設計之模具流道幾何，找到適合的製程參數，

如此一來微小結構的成形將會更容易且更精確，生產微結構元件的成 本將可以大大地減少。

圖 3 靜水壓成形技術圖示[15]

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