[发明专利]一种含流道燃料电池双极板的制备方法

说明书

本发明公开了一种含流道燃料电池双极板的制备方法，该方法是先通过3D绘图绘制阳极流场图案、阴极流场图案及冷却液流场图案；再将导电浆料通过3D打印方法或者模具注塑方法在一块金属板材的一表面形成阳极(或阴极)流场，在另一金属板材的两表面分别形成阴极(或阳极)流场和冷却液流场；将形成阳极(或阴极)流场的金属板材的光面与形成冷却液流场的金属板材表面相对对齐贴合，焊接密封，即得到具有流道的双极板；该方法结合了金属双极板和模压复合石墨板加工的优点，减少了开模成本和加工难度，特别是需要频繁修改流道设计时，工期短成本低。

技术领域

本发明涉及一种燃料电池双极板的制备方法，特别涉及一种含流道燃料电池双极板的制备方法，属于燃料电池技术领域。

背景技术

燃料电池具有高能量转化效率、高能量密度、环保无污染等优点，被视为未来的终极能源。双极板的成本占据了燃料电池电堆成本的30％以上。传统的燃料电池的双极板通常包括高纯石墨板、模压复合石墨板、柔性石墨板、金属双极板等。各种双极板存在各自的优势和缺点：如高纯石墨板通过高纯石墨车铣加工后再经浸渍处理，加工工时长、成本高昂；模压复合石墨板是将石墨粉体与粘结剂混合后再经模压成型。具有易加工、加工效率高等优点，但由于粉体量大，经常出现导电率分布不均，内部存在气孔等问题；

柔性石墨板是将膨胀石墨板压制成型后再经过浸渍处理，具有密封性良好质量轻等优点，但是工艺流程复杂。而金属双极板具有便于加工，质量轻和厚度小等优点，有利于大规模生产和应用，但是其需要经冲压出流道后才能做表面防腐涂层处理，导致非连续涂层处理，从而使得涂层处理设备的价格和加工成本都很高昂。如果先制备预涂层再做冲压成型流道，在冲压成型过程中可能会造成预涂层损伤，即使是细微的防腐涂层裂痕在使用过程中会逐渐扩大，最终造成金属离子溶出甚至金属双极板穿孔。且金属双极板的模具成本极其高昂。快速降低双极板的加工成本是当前燃料电池快速商业化的一大亟需解决的问题。

发明内容

针对现有技术中双极板制备过程中存在的技术问题，本发明的目的是在于提供一种工艺简单、成本低的含流道燃料电池双极板的制备方法，该方法结合了模压双极板和金属双极板加工过程的优势，通过直接在做好预涂层的金属薄片上利用3D打印或模内注塑成型流道脊，能大幅降低双极板的模具成本，结合了金属双极板和复合石墨双极板的各自优点，相比复合石墨双极板，厚度大幅度降低；相比预涂层金属薄片成型的双极板，耐腐蚀性好、模具成本低；相比通过模具成型的双极板，不需要开模，能极大的缩短加工时间和试验成本，大幅缩减研发成本，综上，本发明方法简化燃料电池双极板的加工流程，有利于燃料电池商业化。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种含流道燃料电池双极板的制备方法，该制备方法包括方案一或方案二：

方案一：包括以下步骤：

1)通过3D绘图绘制阳极流场图案、阴极流场图案及冷却液流场图案；

2)配制导电浆料；

3)将导电浆料通过3D打印方法按照流场图案打印在金属板材表面并进行固化处理，在金属板材形成流场；其中，金属板材包括两块相同的金属板材I和金属板材II，在金属板材I的一表面形成阳极流场，在金属板材II一表面形成阴极流场，另一表面形成冷却液流场；或者，在金属板材I的一表面形成阴极流场，在金属板材II一表面形成阳极流场，另一表面形成冷却液流场；

4)将金属板材I未打印阳极流场的表面或未打印阴极流场的表面与金属板材II打印冷却液流场的表面相对对齐贴合，焊接密封，即得到具有流道的双极板；

方案二：包括以下步骤：

1)通过3D绘图绘制阳极流场图案、阴极流场图案及冷却液流场图案；

2)根据各流场图案分别设计具有相应流道的模具；

3)配制导电浆料；