CN108461768B - 一种燃料电池双极板模压去废料装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池双极板模压去废料装置，包括移动机构和取料机构，取料机构连接于移动机构的动力输出端，取料机构包括用于吸附极板的成品吸盘组件和用于清除废料的废料吸盘组件，成品吸盘组件与废料吸盘组件连接，提高双极板生产的机械化程度，降低人工加工对极板造成损伤的风险，提高生产效率和极板的质量；另外，提供一种燃料电池双极板去废料方法，进一步提高了极板生产的效率和质量。

Description

一种燃料电池双极板模压去废料装置及方法

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池双极板模压去废料装置。

背景技术

质子交换膜燃料电池，是目前世界上最成熟的一种利用电解水逆反应原理，使用可再生能源氢气作为还原剂、空气中氧气作为氧化剂将化学能转化为电能的发电装置。其不同于普通电池将化学反应物封存于电池内部，待反应物耗尽无法持续输出电能。燃料电池只需持续提供燃料气体及氧化剂即可持续输出电能，故利用燃料电池作为动力的机车，具有加注时间短，续航里程高等明显优势。其发电电堆具有体积小、能量密度高、零排放、净化空气等优势，反应生成富氢水具有抗氧化，利于机体恢复等效果。

燃料电池电堆是由多片单体电池串联叠加构成，将双极板与膜电极交替叠合密封，并由前、后端板及补偿装置压紧固定，构成质子交换膜燃料电池电堆。电堆的核心是双极板与MEA，双极板常用石墨材质制作。相比金属双极板，石墨双极板具有较高导电性、耐蚀性，质量轻、寿命长且与电极相容性好等特点。

现有石墨双极板成型工艺，一般通过模压的方法进行加工，但由于柔性石墨板较软，模压成型后形成微真空状态，吸附在模具表面，必须依靠人工去除废边，将成型极板从模具上取出，取出后的极板要再次经过人工去除公共通道及还原剂、氧化剂进气分配入口等废料，容易造成极板密封区域损坏及废料遗漏，后期无法通过泄露测试且影响下工序。极板的一致性，品质稳定性取决于操作工人，且极板容易被有机物污染，影响表面亲疏水性。

发明内容

本发明的目的是提供有利于提高双极板生产质量，降低不合格率及人为不稳定因素风险的燃料电池双极板去废料装置。

本发明的另一目的在于提供能有效减少因人工操作造成的极板损伤风险，进一步提高极板生产质量的燃料电池双极板去废料方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种燃料电池双极板模压去废料装置，包括移动机构和取料机构，所述取料机构连接于移动机构的动力输出端，所述取料机构包括用于吸附极板的成品吸盘组件和用于清除废料的废料吸盘组件，所述成品吸盘组件与废料吸盘组件连接。

本技术方案的进一步改进为，所述成品吸盘组件包括第一安装板和成品吸盘，所述成品吸盘均与第一安装板固定连接。

本技术方案的进一步改进为，所述废料吸盘组件包括第二安装板和废料吸盘，所述废料吸盘与第二安装板固定连接。

本技术方案的进一步改进为，所述第二安装板开设有用于第一安装板升降通过的通孔，所述第一安装板套设于第二安装板的通孔内，所述通孔上方设有与第二安装板连接的安装架，所述安装架安装有第一气缸，所述第一气缸的输出端与第一安装板连接。

本技术方案的进一步改进为，所述第一安装板的中部固定连接有安装法兰，所述移动机构的动力输出端与安装法兰连接。

本技术方案的进一步改进为，所述移动机构包括第一转动轴单元、第二转动轴单元和第三转动轴单元，所述第一转动轴单元与第二转动轴单元可转动连接，所述第二转动轴单元与第三转动轴单元可转动连接，所述第三转动轴单元的动力输出端与取料机构连接。

本技术方案的进一步改进为，所述成品吸盘和废料吸盘均包括气管接口、调节螺母和吸盘本体，所述气管接口通过调节螺母与吸盘本体连接。

本技术方案的进一步改进为，所述成品吸盘的吸盘本体的吸附端设有缓冲垫，所述缓冲垫为软质橡胶垫。

一种燃料电池双极板模压去废料方法，包括以下步骤：

放料，成品吸盘组件产生负压吸取原料移动放置到模压装置进行模压；

破真空，原料模压得到成品极板后，废料吸盘组件移动到成品极板上方，废料吸盘组件产生正压吹气破除成品极板与模具之间的负压；

取料，废料吸盘组件和成品吸盘组件同时吸取废料和成品极板并将废料和成品极板移出模压装置；

清废，废料吸盘组件产生正压吹气，成品吸盘组件保持负压吸附成品极板，使废料与成品极板分离；

下料，成品吸盘组件将与废料分离后的成品极板移动到极板收集装置进行收集。

本技术方案的进一步改进为，所述清废包括边框废料、清除公共通道废料和氧化剂、还原剂及冷却剂通道废料。

本发明具有以下技术效果：

一方面，本发明通过设置成品吸盘组件和废品吸盘组件进行吸取极板，可设置成品吸盘组件和废品吸盘组件连接的气压泵控制吸取极板的力度，实现吸取极板力度相同，降低因人工抓取用力不均导致的极板断裂风险；第二方面，本发明在极板模压完成后，可通过成品吸盘组件和废料吸盘组件相互相产生反方向的压强，实现成品极板和废料的分离，分离过程方便快速，提高极板生产效率，同时减少有机物对极板的污染风险和损伤。

有效提高双极板生产质量，减少人工操作造成极板损伤的风险，另外，提高了极板的生产效率，降低人工成本投入。

附图说明

图1是本发明优选实施例的立体图；

图2是本发明优选实施例中取料装置的立体图；

图3是本发明优选实施例中第一安装板的立体图；

图4是本发明优选实施例中第二安装板的立体图；

图5是本发明优选实施例中废料吸盘的立体图；

图6是本发明优选实施例中成品吸盘的立体图；

图7是本发明优选实施例中成品吸盘的另一优选实施方式的立体图。

其中，移动机构1，第一转动轴单元11，第二转动轴单元12，第三转动轴单元13，取料机构2，成品吸盘组件21，第一安装板211，成品吸盘212，废料吸盘组件22，第二安装板221，通孔2211，安装架2212，第一气缸2213，废料吸盘222，安装法兰3，气管接口41,调节螺母42，吸盘本体43，缓冲垫44，控制单元5。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参考图1，本实施例的一种燃料电池双极板模压去废料装置，包括移动机构1和取料机构2，取料机构2连接于移动机构1的动力输出端，取料机构2包括用于吸附极板的成品吸盘组件21和用于清除废料的废料吸盘组件22，成品吸盘组件21与废料吸盘组件22连接。一方面，本发明通过设置成品吸盘组件21和废料吸盘组件22进行吸取极板，可设置成品吸盘组件21和废料吸盘组件22连接的气压泵控制吸取极板的力度，实现吸取极板力度相同，降低因人工抓取用力不均导致的极板断裂风险；第二方面，本发明在极板模压完成后，可通过成品吸盘组件21和废料吸盘组件22相互相产生反方向的压强，实现成品极板和废料的分离，分离过程方便快速，提高极板生产效率，同时减少有机物对极板的污染风险和损伤。在本实施例中，还包括控制单元5，移动机构1和取料机构2均与控制单元5电连接，可以理解的是，方便进行控制操作。

参考图2，在本实施例中，成品吸盘组件21包括第一安装板211和成品吸盘212，成品吸盘212均与第一安装板211固定连接，可以理解的是，通过成品吸盘212吸取成品极板的不同位置，防止成品极板受力不均，导致成品极板断裂，废料吸盘组件22包括第二安装板221和废料吸盘222，废料吸盘222与第二安装板221固定连接，将废料吸盘222安装到第二安装板221，与安装到第一安装板211的成品吸盘212可单独移动，增强了装置的可操作性。具体的，本实施例中的成品吸盘212和废料吸盘222均包括有若干个，提高吸取的稳定性，同时，可根据不同的极板形状需要进行将若干个成品吸盘212和废料吸盘222进行合理的布置，使用效果更好。

参考图2～4进一步的，第二安装板221开设有用于第一安装板211升降通过的通孔2211，第一安装板211套设于第二安装板221的通孔2211内，通孔2211上方设有与第二安装板221连接的安装架2212，安装架2212安装有第一气缸2213，第一气缸2213的输出端与第一安装板211连接且通过第一安装板211的反作用力使第二安装板221与第一安装板211产生相对运动，可以理解的是，通过第一气缸2213单独驱动第一安装板211，进而带动成品吸盘212进行升降移动，实现成品吸盘212的单独动作，可进行更多动作的变化操作，实用性更强

参考图5～7，在本实施例中，具体的，成品吸盘212和废料吸盘222均包括气管接口41、调节螺母42和吸盘本体43，气管接口41通过调节螺母42与吸盘本体43连接，可通过调节螺母42调节吸盘本体43伸出的长度，实现吸盘本体43与极板之间距离的微调，进一步提高成品吸盘212、废料吸盘222吸取极板或废料的精确程度，提高加工精度。

具体的，成品吸盘212的吸盘本体43的吸附端设有缓冲垫44，缓冲垫44为软质橡胶垫，有利于减少吸盘吸取极板时吸盘与极板之间的冲击力，防止吸盘对极板造成损伤，提高加工质量和成品良率。

参考图2，在本实施例中，第一安装板211的中部固定连接有安装法兰3，移动机构1的动力输出端与安装法兰3连接，提高移动机构1与成品吸盘组件21之间连接的强度，进而提高装置工作的稳定性和使用寿命。

参考图1，具体的，移动机构1包括第一转动轴单元11、第二转动轴单元12和第三转动轴单元13，第一转动轴单元11与第二转动轴单元12可转动连接，第二转动轴单元12与第三转动轴单元13可转动连接，第三转动轴单元13的动力输出端与取料机构2连接，实现成品吸盘组件21和废料吸盘组件22的多向移动，移动范围广，动作更灵活，移动距离更短，减少能耗。

一种燃料电池双极板模压方法，包括以下步骤：

放料，成品吸盘组件21产生负压吸取原料移动放置到模压装置进行模压，通过移动机构1带动成品吸盘组件21从而移动原料，移动准确；

破真空，原料模压得到成品极板后，废料吸盘组件22移动到成品极板上方，废料吸盘组件22产生正压吹气破除成品极板与模具之间的负压，降低由于人工喷吹破真空因喷吹角度不同造成极板的损伤；

取料，废料吸盘组件22和成品吸盘组件21同时吸取废料和成品极板并将废料和成品极板移出模压装置，将废料与成品极板同时取出，减少取出模具内废料的步骤，提高加工效率；

清废，废料吸盘组件22产生正压吹气，成品吸盘组件21保持负压吸附成品极板，使废料与成品极板分离，一次性分离废料和成品极板，加工效率高，且去废方便，减少了人工去废料对成品极板的损伤；

下料，成品吸盘组件21将与废料分离后的成品极板移动到极板收集装置进行收集，方便进行收集，进行后续加工操作。

综上，第一方面，该去废料方法可实现每片原料极板吸取的力度相同，将原料板无损且精确的吸取至模具指定位置，降低人工上料时，因手指力度不均造成原料板断裂的风险；

第二方面，通过废料吸盘组件22反吹，破除成品极板、废料与模具之间的微真空状态，无需人工进行破真空操作，降低因人工喷吹角度不同造成极板边缘受损的风险；

第三方面，通过废料吸盘组件22反吹一次性去除多个不同位置的废料，具体的，在本实施中，包括清除边框废料、公共通道废料和氧化剂、还原剂及冷却剂通道废料，清除废料过程快速准确，减少极板损伤风险，提高生产效率和降低人工投入成本。

第四方面，移动机构1移动成品吸盘组件21和废料吸盘组件22，移动精确，吸取极板定位准确，减少极板取放料破损，大幅提升双极板品质，且具有极高的重复性、一致性，降低不合格率人为不稳定因素风险，全程无需人工参与，降低双极板有机物污染风险，防止影响极板亲疏水性，保证合成的电堆排水能力，提升电堆性能。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种燃料电池双极板模压去废料装置，其特征在于，包括移动机构和取料机构，所述取料机构连接于移动机构的动力输出端，所述取料机构包括用于吸附极板的成品吸盘组件和用于清除废料的废料吸盘组件，所述成品吸盘组件与废料吸盘组件连接；

所述成品吸盘组件包括第一安装板和成品吸盘，所述成品吸盘与第一安装板固定连接；

所述废料吸盘组件包括第二安装板和废料吸盘，所述废料吸盘与第二安装板固定连接；

所述第二安装板开设有用于第一安装板升降通过的通孔，所述第一安装板套设于第二安装板的通孔内，所述通孔上方设有与第二安装板连接的安装架，所述安装架安装有第一气缸，所述第一气缸的输出端与第一安装板连接。

2.根据权利要求1所述一种燃料电池双极板模压去废料装置，其特征在于，所述第一安装板的中部固定连接有安装法兰，所述移动机构的动力输出端与安装法兰连接。

3.根据权利要求1所述一种燃料电池双极板模压去废料装置，其特征在于，所述移动机构包括第一转动轴单元、第二转动轴单元和第三转动轴单元，所述第一转动轴单元与第二转动轴单元可转动连接，所述第二转动轴单元与第三转动轴单元可转动连接，所述第三转动轴单元的动力输出端与取料机构连接。

4.根据权利要求1所述一种燃料电池双极板模压去废料装置，其特征在于，所述成品吸盘,和废料吸盘均包括气管接口、调节螺母和吸盘本体，所述气管接口通过调节螺母与吸盘本体连接。

5.根据权利要求4所述一种燃料电池双极板模压去废料装置，其特征在于，所述成品吸盘的吸盘本体的吸附端设有缓冲垫，所述缓冲垫为软质橡胶垫。

6.一种燃料电池双极板模压去废料方法，其特征在于，包括以下步骤：

放料，成品吸盘组件产生负压吸取原料移动放置到模压装置进行模压；

破真空，原料模压得到成品极板后，废料吸盘组件移动到成品极板上方，废料吸盘组件产生正压吹气破除成品极板与模具之间的负压；

取料，废料吸盘组件和成品吸盘组件同时吸取废料和成品极板并将废料和成品极板移出模压装置；

清废，废料吸盘组件产生正压吹气，成品吸盘组件保持负压吸附成品极板，使废料与成品极板分离；

下料，成品吸盘组件将与废料分离后的成品极板移动到极板收集装置进行收集。

7.根据权利要求6所述一种燃料电池双极板模压去废料方法，其特征在于，所述清废包括清除边框废料、公共通道废料和氧化剂、还原剂及冷却剂通道废料。

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