[发明专利]氢燃料电池金属极板智能制造产线

说明书

本发明公开了一种氢燃料电池金属极板智能制造产线，包括凸模的下端面包括下凸的弧面A以及在弧面A弧长方向两端的水平部A；凹模的上端面包括上凸的弧面B以及在弧面B弧长方向两端的水平部B；合模时，在合模驱动力的作用下，弧面A、弧面B自中心向两侧逐渐产生相互作用力并在合模终态时形成与成型板材表面匹配的相对平面。弧面A弧面B为中心凸起的型面设计，可以实现逐渐加载冲压成形，减少平面接触时力损耗，成形载荷的利用率更高，大面积金属极板微结构的一致性更好。

技术领域

本发明涉及氢燃料电池金属极板冲压成形技术领域，具体涉及一种氢燃料电池金属极板智能制造产线。

背景技术

氢能具有清洁、零排放、可再生等突出优势，已经被我国列入能源战略。金属极板是氢燃料电池的“骨架”和“血管”，起到分配燃料气体、收集电流、排水、散热以及机械支撑等多种作用，占成本的24%、体积的60%、重量的60-80%。为了减小氢燃料电池的体积和重量，提高体积/质量功率密度，采用金属薄板冲压成形，壁厚从100μm减小到75μm甚至更薄；微流道特征尺寸小于1.0mm，精度3-5μm；金属极板面积大，外轮廓尺寸大于500mm*220mm。

金属极板的上述结构特点，给金属极板冲压成形制造带来极大困难，成形质量不高，对氢燃料电池性能产生显著影响。

1）受冲压模具凸模和凹模型面弯曲变形、摩擦、压边约束等影响，微流道尺寸极其不均匀，中间低、两侧高，为了保证不均匀微流道与质子交换膜组的可靠接触，在燃料电池堆装配时需要额外增加预紧力，但是会影响燃料气体在质子交换膜组内的扩散速度，从而降低燃料电池性能。

2）微流道尺寸精度较差，如脊顶部平整度不高、宽度误差较大，增加了极板与质子交换膜组的接触电阻，也会明显降低燃料电池性能。因此，仅依靠增加冲压成形力等传统方法，难以解决上述瓶颈问题。

为此，本发明提出氢燃料电池金属极板智能制造产线。

发明内容

本发明提出的一种氢燃料电池金属极板智能制造产线，依据薄板冲压成形模具型面弯曲变形的特点，将通常采用平面的型面设计改为弯曲的型面设计，弯曲、中心高的模具型面与薄板接触是逐渐建立的，中心区域局部加载的力可以保证极板中心位置微流道首先成形，从而提高极板微流道脊宽尺寸精度、尺寸一致性。不仅拟补了模具型面弯曲变形对金属极板成形精度的影响，而且利用非平面型面形成的局部、逐渐加载，成形的微流道精度更高、尺寸一致性更好。

本发明公开的技术方案如下：氢燃料电池金属极板智能制造产线，包括：

凸模，凸模的下端面包括下凸的弧面A以及在弧面A弧长方向两端的水平部A；

凹模，凹模的上端面包括上凸的弧面B以及在弧面B弧长方向两端的水平部B；

其中，合模时，在合模驱动力的作用下，弧面A、弧面B自中心向两侧渐次相互顶压并在合模终态时形成与成型板材表面匹配的相对平面。

在上述方案的基础上，作为优选，凸模上端面通过凸模支撑固定连接上模座，上模座固定连接驱动单元，驱动单元为普通液压机、机械压力机或伺服压力机。

在上述方案的基础上，作为优选，还包括环绕所述凸模的用于将板材强约束固定水平部B上的固定装置。

在上述方案的基础上，作为优选，固定装置包括设置在上模座上的导向孔、导向件、压边圈、弹性件，导向件一端固定在环绕凸模的压边圈上，另一端伸入所述的导向孔内，压边圈与凸模间隙配合，每个所述的导向件对应一个弹性件，弹性件一端固定连接凸模，另一端固定连接上模座。

在上述方案的基础上，作为优选，导向件为导向螺栓，弹性件为弹簧，弹簧套设在导向螺栓上。

在上述方案的基础上，作为优选，凹模的下端面通过凹槽支撑固定连接下模座，下模座固定连接工作台面。

在上述方案的基础上，作为优选，凹模支撑和下模座之间通过固定螺栓固定连接。