CN202019020U - 新型质子交换膜燃料电池碳板模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型质子交换膜燃料电池碳板模具，其中模具设有智能加热系统及探测控温装置，可实时监控温度；模具由上模与下模组成；将碳粉材料导入加热的碳板模具上模模仁与下模模仁型腔中进行保压操作；开启碳板模具上模与下模脱离，利用导向顶出运动机构托出热压成型的碳板；可以根据需要压制不同规格、流道类型的碳板。本实用新型具有操作简便，结构合理，并能制作出符合技术要求的燃料电池碳板等特点。

Description

新型质子交换膜燃料电池碳板模具

技术领域：

本实用新型涉及燃料电池制造领域中一种燃料电池关键零部件的制作方法，具体地说是一种生产质子交换膜燃料电池碳板的模具。

背景技术：

21世纪不可再生资源日趋枯竭，各国均面临不同程度的能源危机，以及使用传统能源所带来的环境污染。寻找可替代传统化石能源的新型可再生能源成为当前的主要出路，发展清洁、高效、可持续发展的新能源动力技术已成为十分紧迫的任务，其中最受关注的就是风能，太阳能，氢能的利用。

美国、欧洲、日本等强国在制定其未来能源政策时，都把发展氢能作为一个主要方向，而燃料电池正是氢能时代的最佳能量转换装置。氢燃料电池作为氢能利用的有效手段，近年来环境与能源备受关注，燃料电池与信息技术、生物技术一起被公认为全球可持续发展的三大支柱技术，是有重要影响的新技术。

质子交换膜燃料电池是以氢气做为燃料及氧气或空气做为氧化剂，将电化学反应的化学能直接转化为电能，其产物为水，清洁无污染。其中质子交换膜燃料电池除具有燃料电池的一般特性外，还具有室温快速启动、比功率能量高的特点。

燃料电池碳板是质子交换膜燃料电池单电池串联起来组装成电池堆的关键部件，它不但影响电池的性能，而且占据电池30％～60％的成本。制作质子交换膜燃料电池碳板的材料主要为金属板和石墨板。金属板的成本低，易于实现大批量生产，但金属长期在酸性环境下使用很容易腐蚀，溶解下来的金属离子会对聚合物电解质产生污染，且金属与电极扩散层的接触电阻过大，在大电流条件下放电产生的欧姆压降过高。而纯石墨材料能够完全满足性能上的要求，但纯石墨材料的制造及加工成本都很高，缺少机械强度，加工困难，易于破碎，一般采用机加工来制作流场，加工过程很耗时，故很难达到商业化要求的大批量生产水平。

目前开发最多的是石墨制作复合材料。将石墨与树脂的混合制成的复合材料直接热压出带有流场的质子交换膜燃料电池碳板，稳定性好，且导电率与纯石墨板相差无几，降低 了燃料电池碳板的成本，并易于批量生产。

为了更好地要实现该工艺，需要拥有一种专门设计、制作简单、结构合理、操作方便快捷、生产成本低而又能满足碳板制作过程中原材料的流动性、均匀性和一致性的碳板模具，从而制作出符合技术要求的燃料电池碳板。

发明内容：

本实用新型的目的在于提供一种新型的，专门设计的，可以根据不同需求压制出不同规格的碳板模具。其结构合理，生产成本低，生产工艺简单，操作方便快捷，能够批量生产高性能的燃料电池碳板。

为实现上述目的，采用如下设计方案：

一种新型质子交换膜燃料电池的碳板模具，其特征在于：碳板模具由上模与下模组成，上下模仁设计成为独立的模块；且上模与下模内均有智能加热系统及探测控温装置，可根据系统程序设定的温度对模仁进行均匀加热，并通过探测控温装置实时监控模内的温度，实现恒温控制；上下模仁均采用电镀处理；为了达到完全定位的效果，上模与下模闭合过程的定位是由配有导套的导柱通过四向定位模块导向来完成的，可以实现精确定位误差范围很小；下模仁型腔呈凹字型结构，目的是为了盛装碳粉材料；下模配有顶出系统结构，以方便托出热压成型的碳板。

所述新型质子交换膜燃料电池的碳板模具，其下模顶出系统结构配有复位弹簧，在将热压成型碳板顶出操作完成后自动进行复位，且上下模接触面配有承压限高模块装置，以保证操作过程的安全合理性。上模模仁通过内六角螺栓连接装配在上模仁固定板上，同样下模模仁通过内六角螺栓连接装配在下模仁固定板上，这种装配连接方式牢固安全，且隐藏性很好，不会对模仁台面的平面度产生任何的影响。此外，上下模仁固定板也通过内六角螺栓连接的方式安装在上下模固定板上，实现了新型质子交换膜燃料电池碳板模具的整体连接固定，安全牢靠。

本实用新型可实现如下技术效果：

(1)操作简单，制作成本低，易于规模化生产；

(2)本实用新型可根据不同生产需求，制作出规格多样的碳板，具有高导电，高导热，耐腐蚀的特点，且性能稳定。

附图说明：

附图是新型质子交换膜燃料电池碳板模具的剖面图

A：上模  B：下模  C：碳粉  D：加热系统及探测温度装置  E：内六角螺栓  G：上模固定板  H：上模仁固定板  I：导套  J：上模仁  K：下模仁  L：导柱  M：弹簧  N：模角  O：下模仁固定板  P：下模固定板  Q：顶出系统

具体实施方式：

结合附图对本实用新型进行详细说明。

实施例：

一种新型质子交换膜燃料电池碳板模具，由上模A与下模B组成，上模固定板G采用内六角螺栓E连接上模仁固定板H，同样下模固定板P与下模仁固定板O也采用内六角螺栓连接的方式。且上模模仁J装配在上模仁固定板H上采用内六角螺栓连接；下模模仁K装配在下模仁固定板O上也采用内六角螺栓连接。其中上下膜仁可根据需要压制碳板的规格要求更换。

质子交换膜燃料电池碳板模具通过加热系统及探测温度装置D根据所需的温度进行智能加热调控，达到生产所需温度后将压制碳板的碳粉材料C导入加热的碳板模具下模模仁K的凹字形型腔中，将上模A与下模B闭合，为了定位准确，闭合的方向定位通过采用配有导套I的导柱L定位模块导向系统来完成的，完全保证了上下模的精确定位。待所设定的保压时间完成之后，只需开启碳板模具，上模A与下模B自动脱离，此时装有顶针的顶出系统Q自动托出热压成型的碳板。待取下碳板后，顶出系统Q在弹簧M的作用下自动恢复原位。

Claims (4)

1.一种新型质子交换膜燃料电池碳板模具，其特征在于：碳板模由上模与下模组成，上下模仁为独立模块；上模与下模内均有智能加热系统及探测控温装置；上下模仁均采用电镀处理；上模与下模闭合过程由配有导套的导柱通过四向定位模块定位；下模仁型腔呈凹字型结构；下模配有顶出系统结构。

2.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池碳板模具，其特征在于：下模顶出系统结构有复位弹簧；上下模接触面有承压限高模块。

3.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池碳板模具，其特征在于：上模固定板与上模仁固定板采用内六角螺栓连接；下模固定板与下模仁固定板采用内六角螺栓连接。

4.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池碳板模具，其特征在于：上模模仁装配在上模仁固定板上采用内六角螺栓连接；下模模仁装配在下模仁固定板上采用内六角螺栓连接。