燃料电池双极板流道制备方法、装置及双极板制造方法及图纸

本申请涉及一种燃料电池双极板流道制备方法、装置及双极板。所述方法包括：首先，获取激光加工参数；然后，将激光加工参数输入燃料电池双极板流道制备装置，通过燃料电池双极板流道制备装置在双极板上制备具有表面微结构的流道；最后，选择符合预设条件的润滑油脂覆盖双极板流道壁面。采用本方法能够根据激光加工参数通过燃料电池双极板流道制备装置在双极板表面制备具有微结构的流道，然后在流道壁面覆盖润滑油脂，由于润滑油脂的特性，使流道双极板流道具备超润滑特性，能够在任何燃料电池的运行场景和工况下都能维持双极板流道超低流阻和极强的排水性能，从而避免水淹现象。从而避免水淹现象。从而避免水淹现象。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池双极板流道制备方法、装置及双极板


[0001]本申请涉及燃料电池
，特别是涉及一种燃料电池双极板流道制备方法、装置及双极板。

技术介绍

[0002]质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种通过电化学反应将燃料和氧化剂转化为电能的装置，具有无污染、高效率、快速启动和低噪音等诸多优点，广泛应用于交通、能源等多个领域。双极板作为燃料电池的核心部件，具有共用通道、阴极流场、阳极流场和冷却流场等结构，并承担均匀分配燃料电池内部反应气体、移除电化学反应产生的液态水和热量、提供燃料电池机械结构以及收集电流等功能。
[0003]随着燃料电池功率密度的提升，运行电流密度升高，从而通过电化学反应产生大量的液态水，造成流道和气体扩散层内液态水的积聚，容易导致水淹现象，阻塞反应气体的有效传输和扩散，进而影响燃料电池的性能和寿命。目前为了提高液态水的移除效率，会对双极板流场进行疏水处理，但是，在低温、高湿和高电流密度的工况下，仍然无法完全避免水淹现象。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高双极板排水能力的燃料电池双极板流道制备方法、装置及双极板。
[0005]第一方面，本申请提供了一种燃料电池双极板流道制备方法。该方法包括：获取激光加工参数；将激光加工参数输入燃料电池双极板流道制备装置，通过燃料电池双极板流道制备装置在双极板上制备具有表面微结构的流道；选择符合预设条件的润滑油脂覆盖双极板流道壁面。
[0006]在其中一个实施例中，选择符合预设条件的润滑油脂覆盖双极板流道壁面，包括：选择符合预设条件的润滑油脂；通过浸入或涂刷在双极板流道壁面覆盖润滑油脂；静置以使润滑油脂均匀分布在双极板流道壁面并浸润表面微结构。
[0007]在其中一个实施例中，预设条件为表压为0～300KPa的条件下，润滑油脂的蒸发温度不低于第一阈值，热解温度不低于第二阈值，光解温度不低于第三阈值，在水中的溶解度不超过第四阈值。
[0008]在其中一个实施例中，双极板流道表面微结构尺度为1
‑
50微米。
[0009]第二方面，本申请还提供了一种燃料电池双极板流道制备装置。该装置包括：
[0010]皮秒激光器，皮秒激光器用于发射皮秒脉冲激光；
[0011]振镜聚焦镜组件，振镜聚焦镜组件包括振镜和场镜，振镜聚焦镜组件用于将皮秒脉冲激光聚焦到双极板上；
[0012]控制组件，控制组件包括控制器和位移台，控制器与位移台、皮秒激光器和振镜聚焦镜组件连接，双极板位于位移台上，控制器用于控制位移台、皮秒激光器和振镜聚焦镜组
件，通过移动位移台在双极板上制备具有表面微结构的流道。
[0013]在其中一个实施例中，该装置还包括扩束镜，扩束镜设置于皮秒激光的发射光路上。
[0014]在其中一个实施例中，该装置还包括反射镜，反射镜设置与扩束镜与振镜聚焦镜组件之间。
[0015]在其中一个实施例中，该装置还包括终端，终端用于输出参数控制控制器。
[0016]在其中一个实施例中，该位移台包括X轴位移台和Y轴位移台。
[0017]第三方面，本申请还提供了一种双极板，该双极板表面包括具有表面微结构的流道，流道上覆盖符合预设条件的润滑油脂。
[0018]上述燃料电池双极板流道制备方法、装置及双极板，首先，获取激光加工参数；然后，将激光加工参数输入燃料电池双极板流道制备装置，通过燃料电池双极板流道制备装置在双极板上制备具有表面微结构的流道；最后，选择符合预设条件的润滑油脂覆盖双极板流道壁面。通过这种方式，根据激光加工参数通过燃料电池双极板流道制备装置在双极板表面制备具有微结构的流道，然后在流道壁面覆盖润滑油脂，由于润滑油脂的特性，使流道双极板流道具备超润滑特性，能够在任何燃料电池的运行场景和工况下都能维持双极板流道超低流阻和极强的排水性能，从而避免水淹现象。
附图说明
[0019]图1为一个实施例中燃料电池水气传输和水淹现象示意图；
[0020]图2为一个实施例中燃料电池双极板流道制备方法的流程示意图；
[0021]图3为另一个实施例中燃料电池双极板流道制备方法的流程示意图；
[0022]图4为另一个实施例中双极板流道示意图；
[0023]图5为另一个实施例中双极板流道超润滑表面水滴接触角测量示意图；
[0024]图6为另一个实施例中燃料电池双极板流道制备装置结构图；
[0025]图7为另一个实施例中燃料电池双极板流道制备装置结构图；
[0026]图8为另一个实施例中激光加工不同材料的表面微结构示意图。
[0027]附图标记说明：
[0028]101、双极板流道；
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102、双极板；
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103、气体扩散层；
[0029]104、催化层；
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105、液态水堵塞流道；
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106、水淹现象；
[0030]107、气体输送方向；108、反应水输送方向；
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401、表面微结构；
[0031]402、液态水；
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403、润滑油脂；
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802、反射镜；
[0032]803、激光光束。
具体实施方式
[0033]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0034]在本申请中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明
示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如，两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0035]在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0036]在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0037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流道制备方法，其特征在于，所述方法包括：获取激光加工参数；将所述激光加工参数输入燃料电池双极板流道制备装置，通过所述燃料电池双极板流道制备装置在所述双极板上制备具有表面微结构的流道；选择符合预设条件的润滑油脂覆盖所述双极板流道壁面。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选择符合预设条件的润滑油脂覆盖所述双极板流道壁面，包括：选择符合所述预设条件的所述润滑油脂；通过浸入或涂刷在所述双极板流道壁面覆盖所述润滑油脂；静置以使所述润滑油脂均匀分布在所述双极板流道壁面并浸润表面微结构。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设条件为表压为0～300KPa的条件下，所述润滑油脂的蒸发温度不低于第一阈值，热解温度不低于第二阈值，光解温度不低于第三阈值，在水中的溶解度不超过第四阈值。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述双极板流道表面微结构尺度为1
‑
50微米。5.一种燃料电池双极板流道制备装置，其特征在于，所述装置包括：皮秒激光器，所述皮秒激...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵冠雷，刘慧泽，孙汉乔，胡尊严，徐梁飞，李建秋，欧阳明高，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：