[发明专利]一种燃料电池双极板的电解加工装置及加工方法

说明书

本发明公开了一种燃料电池双极板的电解加工装置及加工方法，涉及电解加工领域，该装置包括由上到下依次层叠安装的工具底座、间隔进液导流块和蛇形流道阴极；其中，加工对象为燃料电池双极板工件，且该工件被加工后具有蛇形阵列群槽结构；蛇形流道阴极具有蛇形阵列群槽结构相对应的蛇形阵列阴极刃，蛇形阵列阴极刃之间贯穿有蛇形阵列通槽；蛇形阵列通槽按照电解液流动方向分为具有出液口的第一通槽和具有无出液口的第二通槽，且第二通槽间隔顺序分布；工具底座的出液口，与间隔进液导流块和蛇形流道阴极的通槽均贯通连接，且第二通槽的进液口与间隔进液导流块的进液口正对连通。本发明能够改善加工效果。

技术领域

本发明涉及电解加工领域，特别是涉及一种燃料电池双极板的电解加工装置及加工方法。

背景技术

为了缓和环境和能源问题，当今许多国家都大力研究和发展新的可替代能源。传统能源固有的局限性给太阳能、生物质能、风能、氢能等新能源的发展提供了契机。燃料电池作为迅速发展的新能源之一，具有非常广泛的应用前景，具有清洁、高效、可靠等众多优点。其中，燃料电池双极板的材料选用以及结构制造上的困难是一直限制其广泛应用的重要瓶颈之一。

具有蛇形阵列群槽结构的燃料电池双极板是由多个并排布置的蛇形流道单元组成。相较于传统直通型流道，蛇形流道不会因不同反应流道距燃料入口端远近不一造成燃料浓度分布的不均匀；且蛇形流道能迅速排出燃料电池生成的水，不易出现直通型流道易发生的水堵塞流道的情况；而相同活性面积采用多通道有利于减少流道的转折，可有效降低压力损失，通道并联有利于反应气体以及冷却水在通道内的均匀分布，能实现电流密度及电池温度的均匀分布，同时单根流道堵塞，不妨碍其他流道会发挥作用。因此寻求能够高效率高精度制造出具有蛇形阵列群槽结构的燃料电池双极板对燃料电池的应用推广显得极为重要。针对燃料电池的蛇形阵列群槽结构，常用的加工方法有铣削加工、化学刻蚀、电火花放电等。电解加工是一种利用电化学反应中阳极金属溶解原理去除材料的特种加工方法，具有加工效率高、表面质量好、工具无损耗，加工成本低等优点，通过简单的单向运动就可以加工出复杂的蛇形阵列群槽结构，是燃料电池双极板蛇形阵列群槽结构的高效低成本制造技术，具有广阔的应用前景。

电解加工过程中，工具阴极和工件阳极之间需要提供高速流动的电解液，以及时带走电解加工产物，保证阳极溶解的持续进行。拷贝式电解加工通常采用侧流式流场方式，能够满足大部分零件的加工需求。但对于蛇形阵列群槽结构，在加工过程中，由于其表面群槽延伸方向不一，所以在垂直于流动方向上的槽内电解液流动受阻较大；此外由于槽板加工面积较大，所以侧流式流场电解液流程过长，最终会造成加工区电解液流速不均，产物排除不及时等，这将大幅影响槽板的尺寸精度和表面质量，例如姜小琛等在论文“工具振动进给的双极板群槽电解加工”中提供了一种侧流式拷贝电解加工的方法来制造燃料电池直槽双极板，在加工蛇形阵列群槽结构时会存在流场不均匀导致加工表面流纹严重等问题；陈晓磊等在论文“微通道阵列的电化学直写加工”中提供了一种射流电解加工的方法来制造燃料电池直槽双极板，在加工蛇形阵列群槽结构时会存在运动轨迹复杂甚至无法一次性加工成型的问题。因此，发明一种采用新的通液方式的电解加工装置使得加工区流速均匀并提高产物排除效率，对于电解加工蛇形阵列群槽结构加工质量的提升有着重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃料电池双极板的电解加工装置及加工方法，以改善加工效果。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种燃料电池双极板的电解加工装置，包括由上到下依次层叠安装的工具底座、间隔进液导流块和蛇形流道阴极；其中，所述电解加工装置的加工对象为燃料电池双极板工件，且所述燃料电池双极板工件被加工后具有蛇形阵列群槽结构；

所述蛇形流道阴极具有所述蛇形阵列群槽结构相对应的蛇形阵列阴极刃，所述蛇形阵列阴极刃之间贯穿有蛇形阵列通槽；所述蛇形阵列通槽按照电解液流动方向分为具有出液口的第一通槽和具有无出液口的第二通槽，且所述第一通槽和所述第二通槽间隔顺序分布；