燃料电池双极板的制作方法技术

本发明专利技术公开了一种燃料电池双极板的制作方法，其特征在于，应用于3D打印装置上，其中，所述装置包括进料机构、成品机构和激光头，所述激光头设置在所述成品机构的正上方，将所述双极板的极板放置在所述成品机构上；将所述双极板的制作原料放入所述进料机构，以使所述进料机构将所述双极板的原料送入所述成品机构上的所述单极板上，并形成预设厚度的原料层；基于所述双极板的预设结构利用所述激光头烧结所述预设厚度的原料层，以形成所述双极板。本发明专利技术实施例无需模具，降低了双极板的开发费且周期短，耗材少，可使双极板一次成型，还降低了粘结技术的开发需求。

Method for making bipolar plate of fuel cell

The invention discloses a manufacturing method of a fuel cell bipolar plate, which is characterized in that the bipolar plate is applied to a 3D printing device. The device comprises a feeding mechanism, a finished product mechanism and a laser head. The laser head is arranged directly above the finished product mechanism, and the electrode plate of the bipolar plate is placed on the finished product mechanism. The manufacturing material of the bipolar plate is put into the feeding mechanism so that the feeding mechanism feeds the raw material of the bipolar plate into the unipolar plate on the finished product mechanism and forms a raw material layer with a preset thickness; based on the preset structure of the bipolar plate, the raw material layer with the preset thickness is sintered by the laser head to form a shape. The bipolar plate is formed. The embodiment of the invention does not need a mold, reduces the development cost of the bipolar plate, shortens the period and consumes less materials, enables the bipolar plate to be formed at one time, and reduces the development requirement of the bonding technology.

【技术实现步骤摘要】
燃料电池双极板的制作方法
本专利技术实施例涉及燃料电池
，尤其涉及一种燃料电池双极板的制作方法。
技术介绍
伴随燃料电池技术日趋成熟，作为一种零污染、高效率、将化学能直接转变为电能的发电设备，已经被越来越多的应用于通讯基站、车载动力、分布式电源等领域。伴随着更多应用领域的扩展，更多的需求也随之产生。燃料电池核心部件膜电极是片状结构。为了使燃料电池的反应物顺利进入、排出，以及使燃料电池的温度得到稳定控制并输出稳定电能，大功率多节燃料电池中均采用双极板实现极板和膜电极的堆叠安装。其中，双极板处于电化学反应的核心部分，流道设计需要保证流体分配的均匀性，同时需要考虑燃料电池反应生成物例如液态水对进一步反应的影响，此外，电化学腐蚀、高导电、导热率需求等对双极板也提出了很大挑战。目前燃料电池主流的双极板为石墨双极板和金属双极板。二者的加工方法上有很大区别。石墨双极板一般采用石墨粉和树脂粉末在磨具中混合热压成型、泡沫柔性石墨冲压成型、以及雕刻机在成型后的石墨板上雕刻流道三种方法。金属双极板则采用多道工序的冲压成型，且需要加工后再经过镀层处理以达到防腐的目的。现有的双极板加工基本都是用模具，对于新开发过程中的双极板，往往因为微小的外观尺寸调整而报废整套磨具，其开发费用高且周期长；雕刻技术的问题在于对材料的损耗较大，一般接近50％。同时，目前使用的双极板由于制造过程原因无法双极板一次成型，而需要通过两个单极板拼装粘结的方式完成，增加了对粘结技术的开发需求。由此，对燃料电池工作变温范围、水冷腔耐压等带来了限制。
技术实现思路
本专利技术提供一种燃料电池双极板的制作方法，以解决现有技术中的至少部分问题。具体地，本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种燃料电池双极板的制作方法，应用于3D打印装置上，其中，所述装置包括进料机构、成品机构和激光头，所述激光头设置在所述成品机构的正上方，将所述双极板的极板放置在所述成品机构上；将所述双极板的制作原料放入所述进料机构，以使所述进料机构将所述双极板的原料送入所述成品机构上的所述极板上，并形成预设厚度的原料层；基于所述双极板的预设结构利用所述激光头烧结所述预设厚度的原料层，以形成所述双极板。示例性地，所述双极板为石墨双极板，所述双极板的原料为石墨粉和粘合树脂粉配比成混合粉末，所述基于所述双极板的预设结构利用所述激光头烧结所述预设厚度的原料层，以形成所述双极板包括：循环执行如下步骤，直到烧结形成所述双极板的预设结构，所述循环执行的步骤包括：通过所述进料机构将所述石墨粉和粘合树脂粉配比成混合粉末在所述双极板的极板上平铺成预设厚度的原料层；通过所述激光头烧结位于极板中的石墨粉和树脂粉末配比成混合粉末，以形成粘结。示例性地，所述双极板为金属双极板，所述双极板的原料为金属粉末，所述基于所述双极板的预设结构利用所述激光头烧结所述预设厚度的原料层，以形成所述双极板包括：通过所述进料机构将所述金属粉末在所述双极板的极板上平铺成预设厚度的原料层；基于所述双极板的预设机构通过所述激光头熔化所述金属粉末；将熔化后的所述金属粉末冷却，形成预设结构的双极板。示例性地，所述3D打印装置还包括步进电机，所述成品机构还包括激光头引导架，所述基于所述双极板的预设结构利用所述激光头烧结所述预设厚度的原料层，以形成所述双极板，包括：在所述步进电机驱动下，所述激光头引导架根据所述双极板的预设结构运动，以控制所述激光头的运动，实现烧结形成预设结构的双极板。示例性地，所述进料机构包括粉末舱、进料台、进料台驱动杆和进料杆，其中，所述粉末舱的底部为进料台，所述进料台可上下移动，所述成品机构包括成品舱、成品台、成品台驱动杆、激光头以及激光头引导架，其中，所述成品舱的底部为成品台，所述成品台可上下移动；所述将所述双极板的制作原料放入所述进料机构，以使所述进料机构将所述双极板的原料送入所述成品机构上的所述极板上，并形成预设厚度的原料层包括：通过所述粉末舱装载所述双极板的制作原料；在所述进料台驱动杆的作用下，所述进料台上下移动以与所述成品台平齐，或者在所述进料台驱动杆的作用下所述进料台上下移动，以及在所述成品台驱动杆的作用下所述成品台上下移动，以使所述进料台与所述成品台平齐；当所述进料台与所述成品台平齐后，所述进料杆从左至右将所述双极板的制作原料推入所述成品舱，以在所述成品台的所述双极板的极板上形成原料层。示例性地，所述方法还包括：当将所述双极板的制作原料推入所述成品舱，控制所述进料杆返回初始位置。应用本专利技术实施例，采用3D打印装置打印燃料电池的双极板，无需模具，降低了双极板的开发费且周期短，耗材少，通过3D打印装置中的激光头烧结使双极板一次成型，还降低了粘结技术的开发需求。附图说明图1为本专利技术提供的一种应用燃料电池双极板的制作方法的3D打印装置的结构示意图。图2为本专利技术提供的一种燃料电池双极板的制作方法的流程示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。双极板是燃料电池的一个核心部件，由极板和流场组成包括了气体进口、气体反应区、和气体出口。因为在电堆中，互相邻接的电池单体，需要共享电极板分别作为两邻接电池单体的阳极和阴极，故此电极板通常称为双极板。本专利技术提供一种利用3D打印技术，基于极板和制作原料制作双极板的方法，示例性地，可以在极板上铺设制作原料(例如，金属粉末)，由于不同结构的双极板其流场不同，从而对制作原料进行烧结得到不同流场、不同结构的双极板。下面将结合附图对本专利技术实施例进行详细描述。图1为本专利技术提供的一种应用燃料电池双极板的制作方法的3D打印装置的结构示意图。图2为本专利技术提供的一种燃料电池双极板的制作方法的流程示意图。下面结合图1所示的3D打印装置的结构和图2所示的制作方法的流程图对本专利技术实施例进行详细描述。如图1所示，3D打印装置可以包括进料机构、成品机构和激光头。其中激光头设置在所述成品机构的正上方。示例性地，所述进料机构包括粉末舱、进料台、进料台驱动杆和进料杆，其中，所述粉末舱的底部为进料台，所述进料台可上下移动。示例性地，所述成品机构包括成品舱、成品台、成品台驱动杆、激光头以及激光头引导架，其中，所述成品舱的底部为成品台，所述成品台可上下移动。在另一些示例中，3D打印装置还包括步进电机，所述成品机构还包括激光头引导架。基于图1所示的结构，图2中所示的方法将应用在该结构上，下面详细介绍本专利技术实施例提供的燃料电池双极板的制作方法。如图2所示，一种燃料电池双极板的制作方法应用于3D打印装置上，其中，所述装置包括进料机构、成品机构和激光头，所述激光头设置在所述成品机构的正上方，该方法包括如下步骤：步骤110，将所述双极板的单极板放置在所述成品机构上。步骤120，将所述双极板的制作原料放入所述进料机构，以使所述进料机构将所述双极板的原料送入所述成品机构上的所述单极板上，并形成预设厚度的原料层。以双极板中的一个单极板作为基板，在基板上铺上预设厚度的原料层。步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池双极板的制作方法，其特征在于，应用于3D打印装置上，其中，所述装置包括进料机构、成品机构和激光头，所述激光头设置在所述成品机构的正上方，将所述双极板的极板放置在所述成品机构上；将所述双极板的制作原料放入所述进料机构，以使所述进料机构将所述双极板的原料送入所述成品机构上的所述单极板上，并形成预设厚度的原料层；基于所述双极板的预设结构利用所述激光头烧结所述预设厚度的原料层，以形成所述双极板。

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池双极板的制作方法，其特征在于，应用于3D打印装置上，其中，所述装置包括进料机构、成品机构和激光头，所述激光头设置在所述成品机构的正上方，将所述双极板的极板放置在所述成品机构上；将所述双极板的制作原料放入所述进料机构，以使所述进料机构将所述双极板的原料送入所述成品机构上的所述单极板上，并形成预设厚度的原料层；基于所述双极板的预设结构利用所述激光头烧结所述预设厚度的原料层，以形成所述双极板。2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述双极板为石墨双极板，所述双极板的原料为石墨粉和粘合树脂粉配比成混合粉末，基于所述双极板的预设结构利用所述激光头烧结所述预设厚度的原料层，以形成所述双极板包括：循环执行如下步骤，直到烧结形成所述双极板的预设结构，所述循环执行的步骤包括：通过所述进料机构将所述石墨粉和粘合树脂粉配比成混合粉末在所述双极板的极板上平铺成预设厚度的原料层；通过所述激光头烧结位于极板中的石墨粉和树脂粉末配比成混合粉末，以形成粘结。3.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述双极板为金属双极板，所述双极板的原料为金属粉末，基于所述双极板的预设结构利用所述激光头烧结所述预设厚度的原料层，以形成所述双极板包括：基于所述双极板的预设机构通过所述激光头熔化所述金属粉末；将熔化后的所述金属粉末冷却，形成预设结构的双极板。4.根据权利要求2或3所述的制作方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘全全，贾能铀，姚荣华，杨卫荣，
申请(专利权)人：北京亿华通科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11