用于制造燃料電池雙極板的雙步液壓成型工藝

用于制造燃料電池雙極板的雙步液壓成型工藝

刊名：The International Journal of Advanced Manufacturing Technology（英）

刊期：2016年第1-4期

作者：Mohammadtabar N

編譯：趙前

雙極板是在燃料電池中質量大和成本高的主要部件之一。雙極板一般通過如沖壓、橡膠墊成型、電磁成型和液壓成型等不同工藝制造，但每一種工藝都具有其自身的特定限制，而液壓成型被認為是加工復雜圖案雙極板的實用方法。

雙極板流場模式包括平行、銷型、交叉型和蛇形模式。開槽交叉蛇形流場的形成是非常困難的，這是因為其較高的幾何復雜性和流動模式精度，狹縫之間的距離以及板材厚度都非常小。為了解決這個問題，提出了雙步液壓成型工藝，即在凹模上的初始液壓成型工藝和在凸模上的最終液壓成型工藝。通過有限元模擬和試驗研究的結果表明，雙步液壓成型工藝是用于制造具有開槽交叉蛇形圖案的質子交換膜（PEM）燃料電池金屬雙極板的可行技術。

采用雙步液壓成型工藝可解決單步液壓成型工藝形成復雜圖案較難的問題。在本研究中，使用凹模作為預成型模，可以在一定程度上形成雙極板，然后將雙極板放置在凸模上，用來加工一些微小的通道。在成型之后，記錄填充百分比、厚度分布和期望流場形狀等參數，然后將雙步液壓成型結果與單步液壓成型結果進行比較。分析結果表明，采用雙步液壓成型工藝后成型模腔的深度和填充百分比顯著提高，該工藝是制造具有均勻厚度且沒有任何破裂的蛇形結構的有效方式。