一种燃料电池双极板生产方法技术

本申请公开了一种燃料电池双极板生产方法，解决现有生产方法成本高、周期长、双极板成型精度低的技术问题。本申请的燃料电池双极板生产方法首先在基板上开孔，该孔作为后续液压胀形步骤的注液孔。将两块基板按照设定的焊接轨迹焊接为一体，焊接轨迹与双极板中的焊线完全重合，焊线将两块基板分隔为设定数量的封闭区域，从而形成“两板三场”的结构。每个封闭区域中均包含至少一个孔，便于后续液压胀形步骤的进行。通过孔向两个基板之间注入液体，进行液压成形，以形成双极板上的流道以及流体出入口处的结构。液压成形后去除基板的多余部位，形成各个流体出入口。本申请采用一体化成形方法，生产成本低、生产效率高并且双极板成型精度高。度高。度高。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池双极板生产方法


[0001]本申请属于双极板生产方法
，具体涉及一种燃料电池双极板生产方法。

技术介绍

[0002]质子交换膜燃料电池(PEMFC，又称氢燃料电池)是一种以氢气为燃料，直接将化学能转换为电能的发电装置。双极板是燃料电池的重要核心部件，起到气体分配、水热管理、收集电流、支撑电堆的作用，双极板包括阴极板和阳极板，阴极板的两侧分别为水场和空气场，阳极板的两侧分别为水场和氢气场。数百片双极板和膜电极进行堆叠，通过两侧的端板施加紧固力，组成燃料电池电堆。
[0003]双极板是氢燃料电池的重要部件，起到气体分配、水热管理、收集电流、支撑电堆的作用。目前双极板的常用材料有石墨板、金属板及复合板3大类，金属板不仅易于实现批量生产、降低电堆成本，而且能大幅度提高电堆的体积功率密度，是最有竞争力的双极板材料之一。
[0004]常规的金属双极板加工方式一般是先将原材料冲压形成阴极板和阳极板两块单极板，然后通过激光焊接的方式将两块单极板连接在一起，形成“两板三场”的结构，之后通过PVD涂层得到完整的金属双极板,激光焊接线起到连接两片单极板，并分隔氢气、空气及冷却水的作用，防止双极板内气液互串以及电堆外漏。
[0005]常规的压力机冲压成型的方式具有加工效率高的优点，但却存在需要模具数量多(一共需要两套模具，阴极板和阳极板各需要一套成形模具)、成型精差的不足，同时通过冲压、焊接、涂层的方式加工金属双极板步骤繁琐，生产效率低下。
[0006]综上，现有技术中双极板生产方法存在生产成本高、制备周期长、双极板成型精度低的技术问题。

技术实现思路

[0007]为解决上述技术问题，本申请提供一种燃料电池双极板生产方法，采用一体化成形方法，生产成本低、生产效率高并且双极板成型精度高。
[0008]实现本申请目的所采用的技术方案为，一种燃料电池双极板生产方法，包括如下步骤：
[0009]开孔：在两块基板中的至少一块上开孔；
[0010]焊接：将两块所述基板按照设定的焊接轨迹进行焊接，以使焊线将两块所述基板分隔为设定数量的封闭区域，且每个所述封闭区域中均包含至少一个所述孔；
[0011]液压胀形：通过所述孔对所述基板进行液压成形；
[0012]整形：去除所述基板的多余部位，得到双极板。
[0013]进一步地，所述将两块所述基板按照设定的焊接轨迹进行焊接，具体包括：
[0014]将两块所述基板对齐；采用连续激光焊接的方法，先对外框焊线进行焊接，然后再焊接环绕各个所述孔的内框焊线，焊缝交叉处采用十字交叉式焊缝。
[0015]进一步地，在所述开孔步骤之后，所述燃料电池双极板生产方法还包括：对所述孔进行翻边处理，翻边高度为3～5mm，翻边处圆角半径为1～2mm。
[0016]进一步地，所述通过所述孔对所述基板进行液压成形，具体包括：
[0017]将焊接后的两块所述基板放于液压成形模具中，将所述液压成形模具合模，并确保所述液压成形模具的注液通道与所述孔的翻边对接；
[0018]向所述注液通道中注入液体，液体经所述孔进入各个所述封闭区域，进行液压成形。
[0019]进一步地，所述基材为预涂层板；
[0020]或者，在所述焊接步骤之前、所述液压胀形步骤之前或者所述整形步骤之后，所述燃料电池双极板生产方法还包括：对所述基板进行PVD涂层处理。
[0021]进一步地，所述基板的长度和/或宽度大于所述双极板的设定尺寸，所述基板中超出所述双极板的外轮廓边界线的部分构成压边部位。
[0022]进一步地，所述去除所述基板的多余部位，具体包括：
[0023]采用激光切割的方式，对所述基板的多余部位进行切除，所述多余部位包括压边部位，以及所述封闭区域中流体出入口设定区域处的材料。
[0024]进一步地，所述孔为圆孔，孔径为4～6mm；所述孔设置有5个以上，各所述孔分别位于所述流体出入口设定区域中。
[0025]进一步地，在所述开孔步骤之前，所述燃料电池双极板生产方法还包括：对基材进行切割，得到所述基板。
[0026]进一步地，所述基材为0.075～0.1mm厚度的金属薄板；所述金属薄板的材料为不锈钢、钛合金或铝合金。
[0027]由上述技术方案可知，本申请提供的燃料电池双极板生产方法，首先在两块基板中的至少一块上开孔，该孔作为后续液压胀形步骤的注液孔。将两块基板按照设定的焊接轨迹焊接为一体，焊接轨迹与双极板中的焊线完全重合，焊线将两块基板分隔为设定数量的封闭区域，从而形成“两板三场”的结构。每个封闭区域中均包含至少一个孔，便于后续液压胀形步骤的进行。通过孔向两个基板之间注入液体，进行液压成形，以形成双极板上的流道以及流体出入口处的结构。液压成形后去除基板的多余部位，形成各个流体出入口，即可得到完整的金属双极板。
[0028]与现有技术相比，本申请提供的燃料电池双极板生产方法，采用如下制备工艺：开孔
→
焊接
→
液压胀形
→
整形，在成形步骤前先将两块金属基板按双极板完整的焊缝要求进行焊接，焊接是在平板状态下进行，基板无变形、平整度好，更易获得高质量焊缝。并且焊接步骤是一次焊接，无需后续补焊，减少焊接难度。
[0029]本申请提供的燃料电池双极板生产方法，采用液压胀形的方法进行双极板流道的加工，液压胀形是利用液体作为传递载荷的介质，具有压力传递均匀、基板各处成形压力一致的优点，且液压胀形可以实现保压，保证金属基板充分塑性变形，降低金属基板的回弹，能够使金属基板充分与模具的型腔贴合，提高流道结构的精度，并且液体不会损伤金属薄板表面。
[0030]本申请提供的燃料电池双极板生产方法，由于是先焊接再成形，因此能够保证阴、阳极板的一体化成形，只需要1套成形模具，降低模具成本。并且阴、阳极板一体化成形，相
比现有技术生产效率提高了近50％，大大节约了人力、物力和财力，降低生产成本。并且本申请在成形后无需对成形的流道进行其他操作，不会对流道结构造成二次破坏，进一步保证了产品的质量和流道结构的精度，提高产品的合格率。
附图说明
[0031]图1为本申请实施例的燃料电池双极板生产方法的流程框图。
[0032]图2为本申请实施例的燃料电池双极板生产方法中基板的结构示意图。
[0033]图3为本申请实施例的燃料电池双极板生产方法中开孔步骤的操作示意图。
[0034]图4为本申请实施例的燃料电池双极板生产方法中翻边步骤的操作示意图。
[0035]图5为本申请实施例的燃料电池双极板生产方法中焊接步骤的操作示意图。
[0036]图6为本申请实施例的燃料电池双极板生产方法中液压胀形步骤的操作示意图。
[0037]图7为本申请实施例的燃料电池双极板生产方法中液压胀形步骤后的双极板的结构示意图。
[0038]图8为本申请实施例的燃料电池双极板生产方法中整形步骤后的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池双极板生产方法，其特征在于，包括如下步骤：开孔：在两块基板中的至少一块上开孔；焊接：将两块所述基板按照设定的焊接轨迹进行焊接，以使焊线将两块所述基板分隔为设定数量的封闭区域，且每个所述封闭区域中均包含至少一个所述孔；液压胀形：通过所述孔对所述基板进行液压成形；整形：去除所述基板的多余部位，得到双极板。2.如权利要求1所述的燃料电池双极板生产方法，其特征在于：所述将两块所述基板按照设定的焊接轨迹进行焊接，具体包括：将两块所述基板对齐；采用连续激光焊接的方法，先对外框焊线进行焊接，然后再焊接环绕各个所述孔的内框焊线，焊缝交叉处采用十字交叉式焊缝。3.如权利要求1所述的燃料电池双极板生产方法，其特征在于：在所述开孔步骤之后，所述燃料电池双极板生产方法还包括：对所述孔进行翻边处理，翻边高度为3～5mm，翻边处圆角半径为1～2mm。4.如权利要求3所述的燃料电池双极板生产方法，其特征在于：所述通过所述孔对所述基板进行液压成形，具体包括：将焊接后的两块所述基板放于液压成形模具中，将所述液压成形模具合模，并确保所述液压成形模具的注液通道与所述孔的翻边对接；向所述注液通道中注入液体，液体经所述孔进入各个所述封闭区域，进行液压成形。5.如权利要求1所述的燃料电池双极板生产方法，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王手龙，王慧，欧兵兵，
申请(专利权)人：东风汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：