[实用新型]一种制备燃料电池用复合双极板的装置

说明书

本实用新型涉及一种制备燃料电池用复合双极板的装置，包括粉末混合机(3)、预压模(5)、烘箱(7)、模具(9)、压力容器(11)和刀模模具(13)，粉末原料在粉末混合机(3)中混合后，输入预压模(5)预压成光面板(6)，然后置于烘箱(7)烘干后，置于模具中模压成带有流道的板，再经压力容器(11)定型后，通过刀模模具(13)切割成带流道双极板(14)。与现有技术相比，本实用新型装置所得产品电导率、抗弯强度等性能优良，耐腐蚀，原料价格成本低。

技术领域

本实用新型涉及一种制备电池双极板的的装置及方法，尤其涉及一种制备燃料电池用复合双极板的装置。

背景技术

双极板作为PEMFC电池堆的关键部件，其重量约占整个PEMFC总质量的70％～80％，成本约占总成本的40％～60％。重量大、制造成本过高是PEMFC商业化的主要瓶颈。因此，需选择合适的双极板材料、合理的双极板制备工艺，以降低PEMFC的整体质量和成本。

目前，PEMFC普遍采用的双极板从为金属板、纯石墨和复合板三种类型。金属双极板不仅强度高、韧性好，而且导电和导热性能好、致密性高，易于批量生产，但在运行过程中耐腐蚀性差、使用寿命短，需要进行特殊的表面改性处理，成本很高。纯石墨双极板具有良好的导电性与耐腐蚀性，但由于制造过程中需要石墨化处理，工艺复杂，且机械强度低、脆性大，流场加工成本太高从而限制其在PEMFC的应用。复合双极板结合了石墨板和金属板的优点，具有耐腐蚀、体积小、质量轻、强度高、易成形等特点，已成为双极板的发展重点。但鉴于难以同时满足双极板材料高导电性和高力学强度的要求，以及批量化生产工艺的不成熟，限制了其商业化的广泛应用，因此，需要开发一种低成本、高性能且易于批量生产的石墨/树脂复合双极板。

WO0041260中提到了采用柔性石墨板制备双极板，该双极板是先压成型后灌胶，胶粘剂主要是聚偏二氟乙烯，详细制备工艺没有提及，侧重点在双极板结构对阻力的影响，双极板采用两层结构，即氢流场板与水腔作为一块板，氧流场板作为一块板，二者粘结到一起构成一块双极板，缺点是压制工艺复杂，氢板由于两面流场导致成型困难，容易碎，这样导致废品率高。

发明内容

为了克服以上现有技术的不足，本实用新型提供了一种备燃料电池用复合双极板的装置，所得产品电导率、抗弯强度等性能优良，耐腐蚀，原料价格成本低。

本实用新型是以以下技术方案来实现的：一种制备燃料电池用复合双极板的装置，包括粉末混合机、预压模、烘箱、模具、压力容器和刀模模具，粉末原料在粉末混合机中混合后，输入预压模预压成光面板，然后置于烘箱烘干后，置于模具中模压成带有流道的板，再经压力容器定型后，通过刀模模具切割成带流道双极板。

进一步地，所述的预压模为钢模，其压力范围为5-10MPa。

所述的模具包括液压压机、带流道模具和冷却装置，所述的液压压机连接带流道模具，所述的冷却装置设置在带流道模具内，光面板经烘箱烘干后，置于带流道模具内，通过液压压机驱动带流道模具模压出流道。

进一步地，所述的模具的模压温度为150-180℃，压力为30-40MPa。

所述的压力容器包括一个密封腔体，以及设置在该密封腔体两侧的固定夹具，多个模具中模压成型的带有流道的板通过固定夹具固定在密封腔体内，并在该密封腔体内输入高温高压气体使各带有流道的板固化成型。

进一步地，所述的压力容器内的固化成型温度为220-240℃，压力为10-20Mpa。

所述的通过固定夹具固定的带有流道的板距离压力容器底面3-10cm。所述的多个带有流道的板平行安装在固定夹具上，相邻带有流道的板之间的间距为3-5cm。带有流道复合板放置于夹具中夹紧,夹具是带有流道的简易模型，能固定夹紧复合板，放置复合板翘曲变形。

所述的光面板厚度为2-5mm，所述的粉末原料包括膨胀石墨与聚酰亚胺粉末。