氫燃料電池金屬雙極板工藝流程簡(jiǎn)介

雙極板是燃料電池的重要組件,是電堆質(zhì)量的主要構(gòu)成部分(80%,質(zhì)量分?jǐn)?shù))。在燃料電池運(yùn)行中發(fā)揮著不可或缺的作用——導(dǎo)電、導(dǎo)氣與導(dǎo)熱,需要具備良好的導(dǎo)電性、耐腐蝕性強(qiáng)、高機(jī)械強(qiáng)度、質(zhì)量輕等特點(diǎn)。

燃料電池的“高功率密度、大功率輸出、長(zhǎng)壽命運(yùn)行、低成本制造”是長(zhǎng)期制約燃料電池汽車規(guī)模化推廣的國際性難題,這四項(xiàng)要求均需要靠金屬雙極板來保證,為此要求金屬雙極板必須做到:厚度盡可能薄、加工精度高、耐腐蝕性強(qiáng)和生產(chǎn)效率高。這也是金屬雙極板制造的四大難題。

什么是金屬雙極板

燃料電池主要由質(zhì)子交換膜、催化劑層、空氣擴(kuò)散層和雙極板組成。雙極板作為燃料電池的核心部件,在燃料電池中,起到了膜電極結(jié)構(gòu)支撐、分隔氫氣和氧氣、收集電子、傳導(dǎo)熱量、提供氫氣和氧氣通道、排出反應(yīng)生成的水、提供冷卻液流道等諸多重要作用。

氫燃料電池金屬雙極板工藝流程簡(jiǎn)介

在燃料電池堆內(nèi),雙極板主要具有以下作用:

  • 支撐MEA;

  • 分隔各單電池;

  • 分隔陰極、陽極反應(yīng)氣體,防止其相互混合提供電氣連接;

  • 輸送反應(yīng)氣體并使之均勻分配;

  • 傳導(dǎo)反應(yīng)熱量;

  • 去除水副產(chǎn)物;

  • 承受組裝預(yù)緊力。

氫燃料電池金屬雙極板工藝流程簡(jiǎn)介

根據(jù)材料不同,雙極板可以分為石墨雙極板、金屬雙極板以及復(fù)合材料雙極板。以上三種材料的雙極板各有優(yōu)、劣勢(shì)。前幾年,石墨雙極板是比較常用的雙極板材料,但由于在批量生產(chǎn)時(shí),金屬雙極板的生產(chǎn)成本相對(duì)較低,同時(shí),大功率的金屬雙極板電堆比石墨雙極板電堆在體積方面要小得多,因此,近年來金屬雙極板的應(yīng)用越來越廣。
金屬板電堆在功率、功率密度、重量、體積、抗振、批量制備和冷啟動(dòng)等方面優(yōu)勢(shì)明顯。并且,實(shí)測(cè)證明金屬板電堆的壽命不一定比石墨板電堆壽命短。金屬雙極板基體材料主要包括不銹鋼、鋁、鈦合金。
金屬雙極板生產(chǎn)流程介紹
金屬雙極板基本工藝,不同公司的工藝以及加工流程是有所區(qū)別的。
氫燃料電池金屬雙極板工藝流程簡(jiǎn)介
金屬雙極板生產(chǎn)流程(Borit公司)
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其中激光焊接是先滿足質(zhì)量要求的陰、陽極板通過激光焊接焊接固定在一起,構(gòu)成一個(gè)完整的雙極板,經(jīng)過焊接后,焊縫會(huì)將雙極板的冷卻劑腔體完全密封。
雙極板的激光焊接方式如圖所示。激光束沿著雙極板周邊設(shè)計(jì)好的密封槽進(jìn)行焊接,激光行經(jīng)之處,所產(chǎn)生的的焊縫,將陰陽極板連接起來。
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焊接后,會(huì)將雙極板的冷卻劑腔完全密封,最后還會(huì)對(duì)其進(jìn)行密封性能檢測(cè)。
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作者 li, meiyong

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