將0.0005毫米厚薄的碳基薄膜涂覆于不銹鋼表面，鋼板的導(dǎo)電性絲毫不減，在強(qiáng)酸環(huán)境下浸泡10小時(shí)也不會(huì)被腐蝕。

這項(xiàng)技術(shù)將用于氫燃料電池雙極板的生產(chǎn)過(guò)程中。雙極板是氫燃料電池中的核心部件之一，是制約電池使用壽命的關(guān)鍵因素。

由武漢材料保護(hù)研究所氫能新材料事業(yè)部薄膜技術(shù)研究室設(shè)計(jì)研發(fā)的國(guó)內(nèi)首套氫燃料電池雙極板碳基膜生產(chǎn)設(shè)備，前不久經(jīng)國(guó)內(nèi)權(quán)威機(jī)構(gòu)檢測(cè)認(rèn)證，碳基薄膜性能超過(guò)行業(yè)公認(rèn)的美國(guó)能源協(xié)會(huì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備造價(jià)只有進(jìn)口設(shè)備的1/4。

5月10日，在位于硚口區(qū)的武漢材料保護(hù)研究所薄膜技術(shù)研究室，氫能新材料事業(yè)部博士陳輝反復(fù)調(diào)試一臺(tái)制膜設(shè)備的參數(shù)。設(shè)備內(nèi)多塊碳靶材勻速放電，發(fā)出紫色微光。大約30分鐘后，數(shù)十片長(zhǎng)方形不銹鋼雙極板表面就沉積了500納米的碳基薄膜。

金屬板表面發(fā)出紫色微光的過(guò)程，就是鍍膜的過(guò)程。陳輝介紹，氫燃料電池通常在酸性溶液中進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，其核心部件雙極板負(fù)責(zé)運(yùn)輸氣體并收集、傳導(dǎo)反應(yīng)生成的電流、熱量和水，所以雙極板既要導(dǎo)電又必須耐腐蝕。“碳具備金、銀的導(dǎo)電性和防腐蝕性，價(jià)格卻比金、銀低得多。”陳輝說(shuō)，電池生產(chǎn)成本因而大幅下降。

據(jù)了解，目前全球碳基膜生產(chǎn)企業(yè)大多使用的是荷蘭和美國(guó)的設(shè)備，價(jià)格昂貴。2019年，武漢材保所開(kāi)始探索碳基膜生產(chǎn)設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化，他們從全國(guó)采購(gòu)了50多個(gè)零部件，委托專業(yè)廠家耗時(shí)近一年組裝。為了讓設(shè)備生產(chǎn)出符合設(shè)計(jì)要求的產(chǎn)品，該所氫能新材料事業(yè)部進(jìn)行數(shù)百次參數(shù)調(diào)試，采用多種工藝相結(jié)合的方式，制作出不同的雙極板薄膜，檢測(cè)結(jié)果顯示碳基薄膜的性能最佳。

陳輝介紹，現(xiàn)在市面上通用的鋰電池需要提前充電，而氫燃料電池使用液態(tài)氫產(chǎn)生的電流工作，是一種綠色能源，還能解決鋰電池冬天耗電快的弊病，“從理論上來(lái)講，氫燃料電池新能源車，即便在極端低溫環(huán)境下，一次加入3至5升液態(tài)氫能續(xù)航700公里，更加節(jié)能環(huán)保”。

武漢材保所副所長(zhǎng)段海濤介紹，該所始建于1953年，是國(guó)內(nèi)最早從事表面保護(hù)、腐蝕科學(xué)和摩擦學(xué)技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)的綜合性研究所，2020年，武漢材保所組建氫能新材料事業(yè)部，開(kāi)始研發(fā)氫燃料電池的核心部件雙極板。目前，他們研發(fā)的氫燃料電池雙極板表面碳基薄膜涂層技術(shù)在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先地位，兼顧高性能和低成本。2021年，武漢材料保護(hù)研究所有限公司入圍湖北省第三批專精特新“小巨人”企業(yè)。扎根硚口近70年，政府部門(mén)對(duì)我們專心做科研給予了很大支持。

據(jù)介紹，該所曾使用這套國(guó)產(chǎn)設(shè)備為東風(fēng)汽車公司研發(fā)的氫燃料電池制作多個(gè)碳基薄膜樣品，并通過(guò)短期測(cè)試。目前，武漢材保所正在為氫燃料電池雙極板碳基薄膜的生產(chǎn)線落地做準(zhǔn)備。今年，碳基膜雙極板有望在武漢實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。