用于燃料电池单极板的冲压系统及冲压成型方法与流程

1.本公开涉及燃料电池技术领域，具体地，涉及一种用于燃料电池单极板的冲压系统及冲压成型方法。


背景技术：

2.双极板作为燃料电池的核心组件之一，具有集流、支撑膜电极和均匀分配反应气体作用。平面度为双极板的最主要参数之一，主要影响电极各处能否均匀获得充足的反应物，电池生成的水能否及时排出以及电池内阻大小和均匀度。其中，反应物在电极各处分布不均会造成电极各处反应不均，引起电流密度分布不均匀，导致电池局部过热，电池性能降低。电池生成的水不能及时排出则会增大气体扩散阻力，形成浓差极化，影响电池性能。而电池内阻过大或不均匀，则会造成电池内局部电阻过大，局部过热，电池性能降低，甚至双极板和膜电极被烧穿。
3.金属双极板一般有两片金属单极板通过焊接工艺加工而成。每片单极板表面布置有用于反应气体流通的流道，两个单极板之间的空间作为冷却液的流通通道。而现有的金属单级板通常通过冲压成型，但往往因金属单极板的应力分布不均以及冲压模具的微小变形导致金属单级板冲压反弹不均，从而导致单极板的平面度变差，这可能会导致燃料电池的电池反应物分配不均、电池内阻过大和不均以及排水不畅，甚至严重影响燃料电池的运行性能及安全。


技术实现要素：

4.本公开的目的是提供一种用于燃料电池单极板的冲压系统及冲压成型方法，通过使用该冲压系统和冲压成型方法能够有效提高燃料电池单极板的平面度。
5.为了实现上述目的，本公开提供一种用于燃料电池单极板的冲压系统，包括冲压装置，该冲压装置包括冲压台以及安装在所述冲压台上的冲压模具，所述冲压模具包括设置有上模的上模架和设置有下模的下模架并且所述上模和所述下模能够相互配合以形成用于容纳单级板的模具型腔，所述冲压系统还包括用于单极板弹性回弹补偿的补偿件，所述补偿件根据所述单级板的平面度可拆卸地定位在所述冲压装置。
6.可选地，所述补偿件设置于所述上模架和所述上模之间，和/或，所述补偿件设置于所述下模架和所述下模之间。
7.可选地，所述补偿件设置于所述冲压台和所述上模架之间，和/或，所述补偿件设置于所述冲压台和所述下模架之间。
8.可选地，所述补偿件构造为片状结构，厚度≤0.1mm。
9.可选地，所述补偿件的横截面构造为长方形，并且长方形的拐角处圆弧过渡。
10.可选地，所述补偿件构造为由金属材料制成。
11.在本公开的另一方面，还提供一种用于燃料电池单极板的冲压成型方法，使用上述的用于燃料电池单极板的冲压系统，所述用于燃料电池单极板的冲压成型方法包括以下
步骤：
12.a、将多个单级板分别放置在原始冲压装置上，分别进行冲压；
13.b、对所述多个单级板进行抽样，在所抽取的单级板上划分出多个区域，测量每个区域的成型高度；
14.c、绘制所述单级板的凹凸尺寸平面图，并根据该凹凸尺寸平面图确定补偿件的参数并制造；
15.d、将所述补偿件设置在所述冲压装置上；
16.e、将所述单级板放置在所述冲压模具的模具型腔内，通过所述冲压装置对所述单级板进行冲压；
17.f、冲压完成后，打开所述冲压模具，取出冲压后的单级板。
18.可选地，在步骤a中，所述原始冲压装置构造为未设置有所述补偿件的冲压装置。
19.可选地，所述方法还包括步骤g，所述步骤g设置在步骤f后，用于测量冲压后的单级板的平面度。
20.可选地，在所述步骤g中，冲压后的单级板的平面度符合要求，设置另外的单极板，重复步骤e、f；
21.冲压后的单级板的平面度不符合要求，重复步骤c、d、e、f、g。
22.通过上述技术方案，在本公开提供的用于燃料电池单极板的冲压系统中，补偿件能够根据单级板的平面度可拆卸地定位在冲压装置，以通过补偿件自身的刚度和强度来补偿燃料电池单级板的弹性回弹，有效解决了在单级板冲压成型过程中因应力不均和冲压模具的微小变形而导致的单级板反弹量不一致，即单级板平面度差的问题，也就是说，补偿件的设置有利于提高燃料电池单极板的平面度，即，有利于解决因单级板平面度差而导致的燃料电池的电池反应物分配不均、电池内阻过大和不均以及排水不畅的问题，进而改善了燃料电池的运行性能且消除了安全隐患。
23.本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
24.附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
25.图1是根据本公开具体实施方式提供的单级板的结构示意图，其中，示出了单极板的多个区域。
26.图2是根据本公开具体实施方式提供的用于燃料电池单极板的冲压装置的结构示意图，其中，示出了单极板。
27.附图标记说明
28.100-冲压装置；10-冲压台；20-冲压模具；201-上模架；202-上模；203-下模；204-下模架；30-补偿件；200-单级板；21-区域。
具体实施方式
29.以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
30.在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指相应附图2中图面上的上、下，“内、外”是指相对于部件本身轮廓而言的内、外；此外，在下面的描述中，当涉及到附图时，除非另有解释，不同的附图中相同的附图标记表示相同或相似的要素。上述定义仅用于解释和说明本公开，不应当理解为对本公开的限制。
31.根据本公开第一方面的具体实施方式，提供一种用于燃料电池单极板的冲压系统，参考图2所示，该用于燃料电池单极板的冲压系统包括冲压装置100，该冲压装置100包括冲压台10以及安装在所述冲压台10上的冲压模具20，所述冲压模具20包括设置有上模202的上模架201和设置有下模203的下模架204并且所述上模202和所述下模203能够相互配合以形成用于容纳单级板200的模具型腔，所述冲压系统还包括用于单极板200弹性回弹补偿的补偿件30，所述补偿件30根据所述单级板200的平面度可拆卸地定位在所述冲压装置100。
32.通过上述技术方案，在本公开提供的用于燃料电池单极板的冲压系统中，补偿件30能够根据单级板200的平面度可拆卸地定位在冲压装置100，以通过补偿件30自身的刚度和强度来补偿燃料电池单级板200的弹性回弹，有效解决了在单级板200冲压成型过程中因应力不均和冲压模具20的微小变形而导致的单级板200反弹量不一致，即单级板200平面度差的问题，也就是说，补偿件30的设置有利于提高燃料电池单极板200的平面度，即，有利于解决因单级板200平面度差而导致的燃料电池的电池反应物分配不均、电池内阻过大和不均以及排水不畅的问题，进而改善了燃料电池的运行性能且消除了安全隐患。
33.在本公开的提供的具体实施方式中，补偿件30可以以任意的方式布置。可选择地，所述补偿件30可以设置于所述上模架201和所述上模202之间，和/或，所述补偿件30可以设置于所述下模架204和所述下模203之间。这种情况下，补偿件30的布置方式包括三种，其中，第一种布置方式是上模架201和上模202之间设置有补偿件30。第二种布置方式是下模架204和下模203之间设置有补偿件30。第三种布置方式是参考图2所示，上模架201和上模202之间以及下模架204和下模203之间均设置有补偿件30。
34.可选择地，所述补偿件30可以设置于所述冲压台10和所述上模架201之间，和/或，所述补偿件30可以设置于所述冲压台10和所述下模架204之间。这种情况下，补偿件30的布置方式包括三种，第一种布置方式是冲压台10和上模架201之间以设置有补偿件30。第二种布置方式是冲压台10和下模架204之间设置有补偿件30。第三种布置方式是冲压台10和上模架201之间以及冲压台10和下模架204之间均设置有补偿件30。
35.在本公开的其它实施例中，补偿件30还可以有其它的布置方式，例如，补偿件30可以选择性地以上面布置方式中的一种或多种方式来布置，并且布置在各个位置的补偿件30的数量可以根据实际需要而选择，例如，可以是一个，也可以是多个，对此，本公开不做任何限制。下面，本公开仅以上模架201和上模202之间以及下模架204和下模203之间均设置有补偿件30为例进行示例性介绍。
36.在本公开提供的具体实施方式中，补偿件30可以以任意合适的方式构造，可选择地，参考图2所示，所述补偿件30可以构造为片状结构，厚度≤0.1mm。这样不仅可以通过补偿件30自身的刚度和强度来补偿燃料电池单级板200的弹性回弹，有利于提高燃料电池单极板200的平面度。
37.其中，所述补偿件30的横截面可以构造为长方形，并且长方形的拐角处圆弧过渡，
以有效避免因补偿件30出现直角或尖角而导致的单级板200在冲压成型过程中应力不均以及冲压模具20的微小变形，即，从而有利于有效提高燃料电池单极板200的平面度。在本公开的其它实施例中，补偿件30还可以是其它的配置方式，例如，补偿件30可以构造为横截面为圆形或椭圆形，对此，本公开不作任何限制，本领域技术人员可以根据实际需要适应性选择。
38.在本公开提供的具体实施方式中，补偿件30可以以任意合适的方式构造。可选择地，所述补偿件30可以构造为由金属材料制成，例如，补偿件30可以构造为由不锈钢材料制成。通过金属的补偿件30可以使得补偿件具有对应的强度和刚度，以来补偿燃料电池单级板200的弹性回弹，有效解决了在单级板200冲压成型过程中因应力不均和冲压模具20的微小变形而导致的单级板200反弹量不一致的问题。在本公开的其它实施例中，补偿件30还可以是其它的构造方式，对此，本公开不作任何限制。
39.根据本公开的第二方面的具体实施方式，还提供一种用于燃料电池单极板的冲压成型方法，使用上述的用于燃料电池单极板的冲压系统，所述用于燃料电池单极板的冲压成型方法包括以下步骤：
40.a、将多个单级板200分别放置在原始冲压装置上，分别进行冲压；
41.b、对所述多个单级板200进行抽样，在所抽取的单级板200上划分出多个区域21，测量每个区域21的成型高度，参考图1所示；
42.c、绘制所述单级板200的凹凸尺寸平面图，并根据该凹凸尺寸平面图确定补偿件30的参数并制造；
43.d、将所述补偿件30设置在所述冲压装置100上，参考图2所示；
44.e、将所述单级板200放置在所述冲压模具20的模具型腔内，通过所述冲压装置100对所述单级板200进行冲压；
45.f、冲压完成后，打开所述冲压模具20，取出冲压后的单级板。
46.通过上述技术方案，本公开提供的用于燃料电池单极板的冲压成型方法能够有效提高燃料电池单极板200的平面度，从而有利于解决因单级板200平面度差而导致的燃料电池的电池反应物分配不均、电池内阻过大和不均以及排水不畅的问题，进而改善了燃料电池的运行性能且消除了安全隐患。
47.其中，在步骤b中，单级板200的每个区域21的成型高度的测量方式可以有多种。例如，通过影像测量仪来测量每个区域21的成型高度，对此，本公开不做任何限制，本领域技术人员可以根据实际需要适应性选择。
48.在步骤c中，根据凹凸尺寸平面图确定补偿件30的参数包括补偿件30的形状、尺寸、厚度以及数量等，以使得补偿件30的刚度和强度能够足够用来补偿燃料电池单级板200的弹性回弹，以有效提高燃料电池单极板200的平面度。
49.在本公开提供的具体实施方式中，在步骤a中，所述原始冲压装置构造为未设置有所述补偿件30的冲压装置100，即，在未设置补偿件30的情况下对单级板200进行冲压成型，以便于确定单级板200冲压成型后的区域成型高度，即便于获取单级板200的凹凸尺寸平面图。
50.在本公开提供的具体实施方式中，所述方法还包括步骤g，所述步骤g设置在步骤f后，用于测量冲压后的单级板的平面度。通过测量冲压后的单级板的平面度来确定所制造
出的补偿件30是否符合要求。这里需要说明的是，在步骤g中，冲压后的单级板还需要进行常规检测，例如，检测是否有裂纹产生，对此，本公开不做任何限制。
51.其中，在所述步骤g中，冲压后的单级板的平面度符合要求，即，所制造出的补偿件30符合要求，则可以设置另外的单极板，重复步骤e、f。具体地，通过设置有该补偿件30的冲压装置100对另外的单级板进行冲压，以用于获取成品单级板。
52.冲压后的单级板的平面度不符合要求，即，所制作出的补偿件30不符合要求，则重复步骤c、d、e、f、g。具体地，重新绘制该单级板的凹凸尺寸平面图，以确定新的补偿件30的参数并制造，并通过设置有该补偿件30的冲压装置100对该单级板进行冲压，并测量冲压后的单级板的平面度，直至获得平面度符合要求的单级板以及对应的补偿件30。
53.以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
54.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
55.此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

技术特征：
1.一种用于燃料电池单极板的冲压系统，包括冲压装置(100)，该冲压装置(100)包括冲压台(10)以及安装在所述冲压台(10)上的冲压模具(20)，所述冲压模具(20)包括设置有上模(202)的上模架(201)和设置有下模(203)的下模架(204)并且所述上模(202)和所述下模(203)能够相互配合以形成用于容纳单级板(200)的模具型腔，其特征在于，所述冲压系统还包括用于单极板(200)弹性回弹补偿的补偿件(30)，所述补偿件(30)根据所述单级板(200)的平面度可拆卸地定位在所述冲压装置(100)。2.根据权利要求1所述的用于燃料电池单极板的冲压系统，其特征在于，所述补偿件(30)设置于所述上模架(201)和所述上模(202)之间，和/或，所述补偿件(30)设置于所述下模架(204)和所述下模(203)之间。3.根据权利要求1或2所述的用于燃料电池单极板的冲压系统，其特征在于，所述补偿件(30)设置于所述冲压台(10)和所述上模架(201)之间，和/或，所述补偿件(30)设置于所述冲压台(10)和所述下模架(204)之间。4.根据权利要求1所述的用于燃料电池单极板的冲压系统，其特征在于，所述补偿件(30)构造为片状结构，厚度≤0.1mm。5.根据权利要求4所述的用于燃料电池单极板的冲压系统，其特征在于，所述补偿件(30)的横截面构造为长方形，并且长方形的拐角处圆弧过渡。6.根据权利要求1所述的用于燃料电池单极板的冲压系统，其特征在于，所述补偿件(30)构造为由金属材料制成。7.一种用于燃料电池单极板的冲压成型方法，其特征在于，使用权利要求1-6中任意一项所述的用于燃料电池单极板的冲压系统，所述用于燃料电池单极板的冲压成型方法包括以下步骤：a、将多个单级板(200)分别放置在原始冲压装置上，分别进行冲压；b、对所述多个单级板(200)进行抽样，在所抽取的单级板(200)上划分出多个区域(21)，测量每个区域(21)的成型高度；c、绘制所述单级板(200)的凹凸尺寸平面图，并根据该凹凸尺寸平面图确定补偿件(30)的参数并制造；d、将所述补偿件(30)设置在所述冲压装置(100)上；e、将所述单级板(200)放置在所述冲压模具(20)的模具型腔内，通过所述冲压装置(100)对所述单级板(200)进行冲压；f、冲压完成后，打开所述冲压模具(20)，取出冲压后的单级板。8.根据权利要求7所述的用于燃料电池单极板的冲压成型方法，其特征在于，在步骤a中，所述原始冲压装置构造为未设置有所述补偿件(30)的冲压装置(100)。9.根据权利要求7所述的用于燃料电池单极板的冲压成型方法，其特征在于，所述方法还包括步骤g，所述步骤g设置在步骤f后，用于测量冲压后的单级板的平面度。10.根据权利要求9所述的用于燃料电池单极板的冲压成型方法，其特征在于，在所述步骤g中，冲压后的单级板的平面度符合要求，设置另外的单极板，重复步骤e、f；冲压后的单级板的平面度不符合要求，重复步骤c、d、e、f、g。

技术总结
本公开涉及一种用于燃料电池单极板的冲压系统及冲压成型方法，包括冲压装置(100)，该冲压装置(100)包括冲压台(10)以及安装在所述冲压台(10)上的冲压模具(20)，所述冲压模具(20)包括设置有上模(202)的上模架(201)和设置有下模(203)的下模架(204)并且所述上模(202)和所述下模(203)能够相互配合以形成用于容纳单级板(200)的模具型腔，所述冲压系统还包括用于单极板(200)弹性回弹补偿的补偿件(30)，所述补偿件(30)根据所述单级板(200)的平面度可拆卸地定位在所述冲压装置(100)。通过使用该冲压系统和冲压成型方法能够有效提高燃料电池单极板的平面度。高燃料电池单极板的平面度。高燃料电池单极板的平面度。


技术研发人员：刘泽文 胡恒广 张广涛 闫冬成 王博 刘文渊 李亚迪 王俊峰 李志勇
受保护的技术使用者：北京远大信达科技有限公司
技术研发日：2022.02.15
技术公布日：2022/5/25