質子交換膜燃料電池雙極板自動生產線的製作方法
2023-05-29 21:37:11 1
專利名稱：質子交換膜燃料電池雙極板自動生產線的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種生產電池雙極板的生產線。
背景技術：
燃料電池種類繁多，性能各異，其中質子交換膜燃料電池(ProtonExchange Membrane Fuel Cell，PEMFC)可以成為電動汽車的理想能源，亦可作為軍用、民用可攜式電源。具有十分廣闊的應用前景。
PEMFC屬於低溫燃料電池，以全氟磺酸型固體聚合物為電解質，鉑/碳或鉑-釕/碳為電催化劑，氫或淨化重整氣為燃料，空氣或純氧為氧化劑，帶有氣體流動通道的石墨或表面改性的金屬板為雙極板。PEMFC技術是目前世界上最成熟的一種能將氫氣與空氣中的氧氣化合成潔淨水並釋放出電能的技術，具體過程為(1)氫氣通過管道或導氣板到達陽極，在陽極催化劑作用下，氫分子解離為帶正電的氫離子(即質子)並釋放出帶負電的電子。
(2)氫離子穿過電解質(質子交換膜)到達陰極；電子則通過外電路到達陰極。電子在外電路形成電流，通過適當連接可向負載輸出電能。
(3)在電池另一端，氧氣(或空氣)通過管道或導氣板到達陰極；在陰極催化劑作用下，氧與氫離子及電子發生反應生成水。
與其它種類的燃料電池相比，PEMFC主要有以下優點(1)能量轉化效率高。通過氫氧化合作用，直接將化學能轉化為電能，不通過熱機過程，不受卡諾循環的限制。
(2)可實現零排放。其唯一的排放物是純淨水(及水蒸氣)，沒有汙染物排放，是環保型能源；運行噪聲低，可靠性高。PEMFC電池組無機械運動部件，工作時僅有氣體和水的流動。
(3)維護方便。PEMFC內部構造簡單，電池模塊呈現自然的「積木化」結構，使得電池組的組裝和維護都非常方便；也很容易實現「免維護」設計。
(4)發電效率受負荷變化影響很小。
(5)燃料氫氣來源極其廣泛，是一種可再生的能源資源，取之不盡，用之不絕。可通過石油、天然氣、甲醇、甲烷等進行重整制氫；也可通過電解水制氫、光解水制氫、生物制氫等方法獲取氫氣；氫氣的生產、儲存、運輸和使用等技術目前均已非常成熟、安全、可靠。
PEMFC應用十分廣泛。實際上，凡是需要能源、動力的地方都可以應用PEMFC。PEMFC的主要應用領域可分為以下三大類(1)用作便攜電源、小型移動電源、車載電源、備用電源、不間斷電源等，適用於軍事、通訊、計算機、地質、微波站、氣象觀測站、金融市場、醫院及娛樂場所等領域，以滿足野外供電、應急供電以及高可靠性、高穩定性供電的需要。
(2)可用作助動車、摩託車、汽車、火車、船舶等交通工具動力，以滿足環保對車輛船舶排放的要求。PEMFC的工作溫度低，啟動速度較快，功率密度較高(體積較小)，因此，很適於用作新一代交通工具動力。這是一項潛力十分巨大的應用。由於汽車是造成能源消耗和環境汙染的首要原因，因此，世界各大汽車集團競相投入巨資，研究開發電動汽車和代用燃料汽車。從目前發展情況看，PEMFC是技術最成熟的電動車動力源，PEMFC電動車被業內公認為是電動車的未來發展方向。
(3)可用作分散型電站。PEMFC電站可以與電網供電系統共用，主要用於調峰；也可作為分散型主供電源，獨立供電，適於用作海島、山區、邊遠地區或新開發地區電站。
現有技術採用傳統碳材料製備的雙極板，由於材料成型工藝複雜、周期長，造成雙極板的成品價格昂貴。特別地，需要通過後續的機械加工引入流道，這種加工非常困難。後續流道加工費用是板材成本的3到5倍。目前碳質材料雙極板成本要佔整個燃料電池生產成本的60％以上。對於使用金屬板作為PEMFC的雙極板，雖然其成本較低，但突出的問題是如何提高電池長時間運行的穩定性和降低電池性能的衰減。對於雙極板的另一個關鍵技術是減少體積和減輕重量，這對減少電池尺寸和重量非常必要，尤其是對於電動汽車、筆記本電腦、移動手機等移動電源。目前碳質材料雙極板由於所選用的材料和工藝限制，雙極板的體積超過整個電池堆體積的2/3，這不僅阻礙了PEMFC的商業化應用，也限制了電池的薄型化、小型化。
發明內容
本發明的目的在於提供一種製作燃料電池雙極板工藝簡單、生產成本低的質子交換膜燃料電池雙極板自動生產線。
本發明的技術解決方案是一種質子交換膜燃料電池雙極板自動生產線，其特徵是有真空壓力注漿機構，真空壓力注漿機構後設置雙極板生產線。
真空壓力注漿機構有攪拌池，攪拌池與漿料泵連接，漿料泵與和抽真空處理裝置連通的容器連接，該容器與空氣壓縮裝置連接，該容器上開設有漿料出口。
抽真空處理裝置有與容器連通的緩衝容器，緩衝容器與真空泵連接。雙極板生產線有輸送帶，輸送帶上裝夾裝有雙極板模具的夾件，輸送帶近側設置刮平裝置，刮平裝置後設置烘箱，烘箱後設置頂出裝置，輸送帶近側設置將雙極板模具升降傳遞的裝置。
本發明結構合理，採用本發明製造質子交換膜燃料電池雙極板工藝簡單、生產成本低、性能穩定，可以採用C/C複合材料和凝膠注模製作雙極板，可不需機加工而一次成型氣體流道的燃料電池雙極板。
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
圖1是本發明一個實施例的結構示圖。
圖2是圖1中模具與頂出裝置結構示圖。
具體實施例方式一種質子交換膜燃料電池雙極板自動生產線，有真空壓力注漿機構，真空壓力注漿機構後設置雙極板生產線。
真空壓力注漿機構有攪拌池1，攪拌池1與漿料泵2連接，漿料泵2與容器3連接，容器3與緩衝容器5連通，緩衝容器5與真空泵6連接，容器3與空氣壓縮機6連接，容器3上開設有漿料出口13。雙極板生產線有輸送帶7，輸送帶7上裝夾裝有雙極板模具11的夾件14，輸送帶7近側設置刮板8，刮板8後設置烘箱9，烘箱9後設置頂出裝置10，輸送帶7近側設置將雙極板模具11升降傳遞的裝置12。
雙極板模具11有由模塊23和模板26連接形成的型腔24，型腔24中設置將型腔24分隔為二的擋塊25。頂出裝置10有與模具11的模板26連接的推桿15，推桿15與推板16連接，推板16與壓機頂杆17連接，推桿15上套裝彈簧18。頂出裝置10與導向機構連接。導向機構包括設置在推板16上的導套19，導套19套裝在導柱20上，導柱20固裝在固定板21、22上。
本發明的工作過程是將配製質子交換膜燃料電池C/C複合材料雙極板的各種成份放入攪拌池1，攪拌均勻，用漿料泵2將攪拌均勻的漿料抽入容器3，利用真空泵6通過緩衝器5抽取容器3中的空氣，獲得無氣泡的漿料，再用空氣壓縮機4將壓縮空氣注入容器3，從容器3底部出口將無氣泡的漿料壓出，進入雙極板模具11，並通過帶有隨行夾件的輸送帶7將模具11送入刮平板8附近，由刮平板將雙極板素坯刮平，將刮平後的素坯連同模具11一起送入烘箱9將雙極板素坯烘乾，再通過頂出裝置10將烘乾後的素坯脫模，素坯取走進行後處理，脫模後的模具11利用升降裝置12送回輸送帶始端備用。
權利要求
1.一種質子交換膜燃料電池雙極板自動生產線，其特徵是有真空壓力注漿機構，真空壓力注漿機構後設置雙極板生產線。
2.根據權利要求1所述的質子交換膜燃料電池雙極板自動生產線，其特徵是真空壓力注漿機構有攪拌池，攪拌池與漿料泵連接，漿料泵與和抽真空處理裝置連通的容器連接，該容器與空氣壓縮裝置連接，該容器上開設有漿料出口。
3.根據權利要求2所述的質子交換膜燃料電池雙極板自動生產線，其特徵是抽真空處理裝置有與容器連通的緩衝容器，緩衝容器與真空泵連接。
4.根據權利要求1、2或3所述的質子交換膜燃料電池雙極板自動生產線，其特徵是雙極板生產線有輸送帶，輸送帶上裝夾裝有雙極板模具的夾件，輸送帶近側設置刮平裝置，刮平裝置後設置烘箱，烘箱後設置頂出裝置，輸送帶近側設置將雙極板模具升降傳遞的裝置。
全文摘要
本發明公開了一種質子交換膜燃料電池雙極板自動生產線，有真空壓力注漿機構，真空壓力注漿機構後設置雙極板生產線。本發明結構合理，採用本發明製造質子交換膜燃料電池雙極板工藝簡單、生產成本低、性能穩定，可以採用C/C複合材料和凝膠注模製作雙極板，可不需機加工而一次成型氣體流道的燃料電池雙極板。
文檔編號H01M4/88GK1610158SQ20041004189
公開日2005年4月27日 申請日期2004年8月31日 優先權日2004年8月31日
發明者倪紅軍, 廖萍, 李飛, 黃明宇, 朱昱, 張福豹 申請人:南通工學院