CN214043723U - 一种复合单极板的模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种复合单极板的模具，涉及复合材料模压工艺领域，一种复合单极板的模具，包括上模具、中间模框、下模具和网格形状的分区格，中间模框为框型结构，中间模框的下表面与下模具配合，中间模框的上表面与上模具配合，分区格设置在中间模框的框内。上模具的上表面设置有凸起平台Ⅰ，下模具的下表面设置有凸起平台Ⅱ。本实用新型通过上模具、中间模框、下模具三层模具设计，设置凸起平台的配合结构，提高了模具的取出效率，节约时间，提升了生产效率。通过模具、分格的配合使用，可以解决高固含量复合材料制备较大面积较薄板材密度不均的问题，通过均匀铺料，从而提高材料的分布均匀性，降低产品的次品率。

Description

一种复合单极板的模具

技术领域

本实用新型涉及复合材料模压工艺领域，具体涉及一种复合单极板的模具。

背景技术

氢能优势带动了燃料电池产业的发展，目前质子交换膜燃料电池PEMFC已经成为了世界上新发展起来的第5代燃料电池，被公认为是电动汽车、固定发电站等的首选能源，但其完全实现商业化面临的最关键的问题是如何降低成本。

双极板作为PEMFC的核心部件之一，其成本占总成本的25％。为降低成本，采用树脂基复合双极板取代石墨板和金属板成为当前研究热点。树脂基双极板是采用树脂作为粘接相，碳材料作为导电材料，并通过复合模压工艺制备而成。

高分子树脂类材料的导电性能较差，因此在复合双极板的制备中需要添加大量的导电填充物质，通常选用石墨、碳纤维、碳纳米管、石墨烯等，含量在70-90％。这样的复合材料可看作是一种高填充塑料，该复合材料的流动性很差，因而在制作较大面积、较薄双极板的过程中就会出现板材密度不均匀，翘曲、从模具中取件困难等问题。复合双极板目前处于研发阶段，未形成成熟的技术，另外各个研发机构对其保密程度较强，因此尚未在公开的专利中找到提出解决此类问题的有效模压装置。

针对研发复合双极板成型过程中遇到的问题，现急需一种模压成型装置，解决复合材料均匀铺料的问题，解决板材难取件、翘曲等问题，同时满足流动性差材料且制备较大面积薄板的模压需求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够实现高固含量复合材料均匀铺料的一种复合单极板的模具。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种复合单极板的模具，包括上模具、中间模框、下模具和网格形状的分区格，所述中间模框为框型结构，中间模框的下表面与下模具配合，中间模框的上表面与上模具配合，所述分区格设置在中间模框的框内。

进一步的，所述上模具的上表面设置有凸起平台Ⅰ，所述下模具的下表面设置有凸起平台Ⅱ，所述中间模框框内表面设置有凸缘，所述凸缘围绕框内表面闭合，所述上模具通过凸起平台Ⅰ与凸缘的上表面配合从而与中间模框配合，所述下模具通过凸起平台Ⅱ与凸缘的下表面配合从而与中间模框配合。

进一步的，所述凸缘的截面为梯形。

进一步的，所述中间模框框内四角处均设置有溢料槽。

进一步的，所述下模具内设置有冷却通道。

进一步的，所述上模具上、中间模框上和下模具上均设置有把手。

进一步的，所述上模具的凸起平台Ⅰ的表面设置有流道模具，所述流道模具包括流道进出口凸起和蛇形流道凸凹结构，蛇形流道凸凹结构两端分别设置流道进出口凸起，所述流道进出口凸起包括氢气进出口凸起、产物水进出口凸起和空气进出口凸起。

进一步的，所述分区格上设置有提取孔。

进一步的，所述上模具的表面、中间模框的表面和下模具的表面均设置有涂层。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型通过上模具、中间模框、下模具三层模具设计，提高了模具的取出效率，节约时间，提升了生产效率。通过设置凸起平台的配合结构，进一步节约了合模和脱模的时间。

2、本实用新型通过模具、分格的配合使用，可以解决高固含量复合材料制备较大面积较薄板材密度不均的问题，通过均匀铺料，从而提高材料的分布均匀性，降低产品的次品率。

3、本实用新型设置冷却通道，通过冷却交换将模具快速降温，从而通过热交换冷却压件，提高降温速率，降低材料翘曲，提高生产效率。

4、通过在模具表面设置涂层，可以省去脱模剂对物料的污染，长期来看可以降低产品的成本。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的中间模框的结构示意图；

图3为本实用新型的中间模框的俯视图；

图4为本实用新型的中间模框的截面图；

图5为本实用新型的上模具的结构示意图；

图6为本实用新型的上模具的仰视图；

图7为本实用新型的分区格的结构示意图；

图中所示：1-上模具；101-凸起平台Ⅰ；102-流道进出口凸起；1021-氢气进出口凸起； 1022-产物水进出口凸起；1023-空气进出口凸起；103-蛇形流道凸凹结构；2-中间模框；201- 框内；202-框内表面；203-凸缘；2031-上表面；2032-下表面；204-溢料槽；205-框外表面； 3-下模具；301-凸起平台Ⅱ；302-冷却通道；4-分区格；401-提取孔；5-把手。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如附图所示，本实用新型的一种复合单极板的模具，包括上模具1、中间模框2、下模具 3和网格形状的分区格4，所述中间模框2为框型结构，中间模框2的下表面与下模具3配合，中间模框2的上表面与上模具1配合，所述分区格4设置在中间模框2的框内201。使用时，首先将中间模框2与下模具3配合连接在一起，然后将分区格4放置在中间模框2的框内201，将模压料均匀的放置在分区格4的每个小区域中铺平，然后将分区格4取出，将上模具1配合的盖于中间模框2上即可进行模压；因为混合料流动性特别差，如果直接把混合料倒在很大的一个区域内的话很难刮平，物料发黏，很难刮好，所以本实用新型设置分区格4，由于分区格4是网格形状的，相当于将一个大区域分割为很多的小区域，缩小刮平模压料的面积，使得铺料均匀，从而提高材料的分布均匀性，降低产品的次品率，通过本实用新型的模具制作出来的压件，使得压件密度分布均匀，解决了高固含量复合材料制备较大面积较薄板材密度不均的问题，通过均匀铺料，从而提高材料的分布均匀性，降低产品的次品率。

中间模框2与下模具3和上模具1配合方式有很多种，比如通过螺纹配合，或者通过连接件配合在一起，卡扣配合等等，只需保证中间模框2、下模具3和上模具1连接在一起即可，本实施例中，为了方便合模、脱模和配合，所述上模具1的上表面设置有凸起平台Ⅰ101，所述下模具3的下表面设置有凸起平台Ⅱ301，所述中间模框2框内表面202设置有凸缘203，所述凸缘203围绕框内表面202闭合，所述上模具1通过凸起平台Ⅰ101与凸缘203的上表面2031配合从而与中间模框2配合，所述下模具3通过凸起平台Ⅱ301与凸缘203的下表面2032配合从而与中间模框2配合。上模具1的凸起平台Ⅰ101刚好配合在凸缘203的上表面2031，同样的，下模具3的凸起平台Ⅱ301刚好配合在凸缘203的下表面2032，保证模压料不会溢出，使模压料限制在中间模框2的框内201，凸缘203高度即为模压料的厚度，通过设置不同凸缘203的高度从而决定模压料的厚度。

为了进一步方便合模和脱模，所述凸缘203的截面为梯形。如图4所示，凸缘203的截面为梯形，因为凸起平台Ⅰ101和凸起平台Ⅱ301要与凸缘203，对应的凸起平台Ⅰ101和凸起平台Ⅱ301也设置有与梯形凸缘203相匹配的斜度，从而才能保证凸缘203与凸起平台Ⅰ101和凸起平台Ⅱ301配合。

所述中间模框2框内四角处均设置有溢料槽204；如图3所示，溢料槽204设置在中间模框2框内四角处，多余的模压料可流入到溢料槽204中。

为了实现模压件快速降温，解决高温取件翘曲的问题，本实施例中，所述下模具3内设置有冷却通道302。冷却通道302即为在下模具3中设置有通道，包括有进口，出口，通道内可以通过冷却液，在冷却通道302处连接冷却机，使得冷却液在通道内循环，起到降温作用，设置冷却通道，通过冷却交换将模具快速降温，从而通过热交换冷却压件，提高降温速率，解决了板材的难取件问题，快速降温降低了材料翘曲，提高生产效率。

所述上模具1上、中间模框2上和下模具3上均设置有把手5。通过设置把手5方便使用者或机器装置拿取。

所述上模具1的凸起平台Ⅰ101的表面设置有流道模具，所述流道模具包括流道进出口凸起102和蛇形流道凸凹结构103，蛇形流道凸凹结构103的两端均设置有所述流道进出口凸起102，所述流道进出口凸起102包括氢气进出口凸起1021、产物水进出口凸起1022和空气进出口凸起1023。流道是现有复合单极板的已知结构，其结构形状多种多样，主要结构是在复合单极板的表面形成各种形状的沟槽，然后在沟槽上通气体，本实施例中，为了在模压的产品上形成流道，对应的在上模具1的凸起平台Ⅰ101的表面设置有流道模具，流道模具为凸凹状，对应的模压的产品就形成了沟槽状，进而形成流道，如图6所示，氢气进出口凸起1021、产物水进出口凸起1022和空气进出口凸起1023均为矩形的凸起，对应模压后形成的产品就形成矩形孔，蛇形流道凸凹结构103为弯折的蛇形状，对应出模压后形成的产品就形成蛇形流道沟槽，本实施例中通过在凸起平台Ⅰ101的表面设置若干流道凸凹起，从而使得模压产品形成流道，保证产品工业生产。

所述分区格4上设置有提取孔401。设置提取孔401的目的是为了方便提取分区格4，在将模压料均匀的放置在分区格4的每个小区域中铺平后，通过勾取提取孔401把分区格4从中间模框2中取走，然后再将上模具1配合的盖于中间模框2上即可进行模压。

所述上模具1的表面、中间模框2的表面和下模具3的表面均设置有涂层。涂层类似于不沾层，即在模具的表面涂覆涂层，该涂层不仅可以提高模具的使用寿命，还易使模压件从模具上脱离，该涂层可以是DLC涂层、铬涂层或功能性氟涂层等，根据模压的材料不同可选择不同的涂层，本实施例中从脱模效果和成本出发选择功能性氟涂层。通过在模具表面设置涂层，可以省去脱模剂对物料的污染，长期来看可以降低产品的成本。

Claims (9)

1.一种复合单极板的模具，其特征在于：包括上模具(1)、中间模框(2)、下模具(3)和网格形状的分区格(4)，所述中间模框(2)为框型结构，中间模框(2)的下表面与下模具(3)配合，中间模框(2)的上表面与上模具(1)配合，所述分区格(4)设置在中间模框(2)的框内(201)。

2.根据权利要求1所述的一种复合单极板的模具，其特征在于：所述上模具(1)的上表面设置有凸起平台Ⅰ(101)，所述下模具(3)的下表面设置有凸起平台Ⅱ(301)，所述中间模框(2)框内表面(202)设置有凸缘(203)，所述凸缘(203)围绕框内表面(202)闭合，所述上模具(1)通过凸起平台Ⅰ(101)与凸缘(203)的上表面(2031)配合从而与中间模框(2)配合，所述下模具(3)通过凸起平台Ⅱ(301)与凸缘(203)的下表面(2032)配合从而与中间模框(2)配合。

3.根据权利要求2所述的一种复合单极板的模具，其特征在于：所述凸缘(203)的截面为梯形。

4.根据权利要求2或3所述的一种复合单极板的模具，其特征在于：所述中间模框(2)框内四角处均设置有溢料槽(204)。

5.根据权利要求2或3所述的一种复合单极板的模具，其特征在于：所述下模具(3)内设置有冷却通道(302)。

6.根据权利要求5所述的一种复合单极板的模具，其特征在于：所述上模具(1)上、中间模框(2)上和下模具(3)上均设置有把手(5)。

7.根据权利要求6所述的一种复合单极板的模具，其特征在于：所述上模具(1)的凸起平台Ⅰ(101)的表面设置有流道模具，所述流道模具包括流道进出口凸起(102)和蛇形流道凸凹结构(103)，蛇形流道凸凹结构(103)的两端均设置有所述流道进出口凸起(102)，所述流道进出口凸起(102)包括氢气进出口凸起(1021)、产物水进出口凸起(1022)和空气进出口凸起(1023)。

8.根据权利要求7所述的一种复合单极板的模具，其特征在于：所述分区格(4)上设置有提取孔(401)。

9.根据权利要求8所述的一种复合单极板的模具，其特征在于：所述上模具(1)的表面、中间模框(2)的表面和下模具(3)的表面均设置有涂层。

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