一种燃料电池复合双极板制造设备的制作方法

1.本实用新型属于燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池复合双极板制造设备。


背景技术：

2.世界各国都越来越关注环保、清洁新能源和可持续发展主题，燃料电池被认为是继火力、水力和核能发电之后有希望大量提供电力，氢气又是一种可再生和清洁能源。质子交换膜燃料电池、质子交换膜电极组件和固定板组成，质子交换膜燃料电池唯一的排放物是纯净水，所用燃料氢气是可再生资源，来源极其广泛(如可通过太阳能电解水制氢)，实现了“零”排放和可持续发展。
3.双极板是质子交换膜燃料电池的关键部件，它主要功能是通过板上蛇形(网状)流道(沟槽)分配电池中的氢气和氧气(空气)、收集和传导电流、传输生成的水、分隔电池组中的单电池等，它不但影响电池的性能，而且占据了电池约40％的成本和80％质量，所以，开展这一关键部件研究，对燃料电池发展和商业化进程有大的推动。
4.双极板最早用石墨板制造，其工艺是先通过碳材料混炼、压制、2500℃高温石墨化烧结、反复浸渍、切割、平面研磨后得到石墨板，再在数控机床上加工出各种形状的气体流道。国际燃料电池组织制定的双极板力学和电性能要求为：弯曲强度大于30mpa，电导率大于90s/cm。石墨双极板导电和导热性好、密度低、耐腐蚀，但存在工艺复杂、成本高、生产率低不足，且石墨材料比较脆，加工成品率低，安装时易损坏。为解决石墨板不足，研究用薄金属板作双极板材料，其突出的优点是力学、导电性能高，特别适于批量生产，如采用冲压技术成形出各种槽型的双极板。德国siemens、中国科学院大连化学物理研究所等有在这方面开展研究，金属双极板遇到的主要难题是它在工作条件(氧化、还原气氛，一定的电位与弱酸性电解质)下的稳定性(即抗腐蚀性问题)，长时间使用后电性能下降较快。为了解决石墨板和金属板的不足，开始研究树脂基双极板，以树脂/导电填料作为材料，采用模具压制方法制造双极板，不仅大大简化工艺，而且可一次成型出气体流道，许多学者在材料性能、复合和成型工艺方面进行了一些研究。树脂/导电填料双极板兼具了石墨板和金属板的一些优点，但目前的复合材料双极板导电性能与石墨板比还有不少差距，研究一般都处于不同配比试验，缺乏机理和从材料到产品整个过程的系统研究，数学建模和数值模拟方面研究更少，压制成型不能制造更小流道和厚度的双极板。
5.因此，亟需开发一种新的燃料电池复合双极板制造设备，以解决上述问题。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是提供一种燃料电池复合双极板制造设备，以解决如何实现双极板注射成型的问题。
7.为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种燃料电池复合双极板制造设备，其包括：处理器模块、与所述处理器模块电性相连的熔体制备机构、注射成型机构、冷却机
构和出料机构；其中所述熔体制备机构适于投入各类填料，所述处理器模块适于控制熔体制备机构加热混合各类填料，以形成复合材料熔体，即所述处理器模块适于控制熔体制备机构向注射成型机构内注入复合材料熔体，并控制冷却机构对注射成型机构降温，以使注射成型机构内复合材料熔体固化形成双极板；以及所述处理器模块还适于控制注射成型机构打开，并控制出料机构夹持成型的双极板进行出料。
8.进一步，所述熔体制备机构包括：料筒、与处理器模块电性相连的温度传感器、加热器；所述温度传感器、加热器设置在料筒内；所述料筒投入各类填料，所述处理器模块适于控制加热器将料筒内各类填料加热到设定温度，以使各类填料熔融形成复合材料熔体；所述温度传感器适于检测料筒内加热温度，并发送至处理器模块。
9.进一步，所述料筒通过熔道连接喷嘴组件，且在熔道内设置有加压组件；所述处理器模块适于控制加压组件将料筒内复合材料熔体通过熔道送至喷嘴组件，即所述喷嘴组件将复合材料熔体注入注射成型机构内。
10.进一步，所述注射成型机构包括：双极板模具；所述双极板模具适于注入复合材料熔体形成双极板。
11.进一步，所述双极板模具分为阳模和阴模，即所述阳模和阴模扣合形成带有空气流道的双极板。
12.进一步，所述冷却机构包括：与处理器模块电性相连的冷却风机；所述处理器模块适于控制冷却风机对双极板模具降温，以使双极板模具内复合材料熔体固化形成双极板。
13.进一步，所述注射成型机构包括：与处理器模块电性相连的气动组件；所述气动组件固定在阳模上，所述处理器模块适于控制气动组件带动阳模打开，以使成型的双极板露出。
14.进一步，所述气动组件适于采用气缸。
15.进一步，所述出料机构包括：与处理器模块电性相连的夹持组件和传送带；所述处理器模块适于驱动夹持组件夹持露出的成型双极板至传送带。
16.进一步，所述夹持组件适于采用机械手。
17.本实用新型的有益效果是，本实用新型通过熔体制备机构制备复合材料熔体，并通过注射成型机构、冷却机构将复合材料熔体注射成型双极板，具备生产周期短、生产率高、劳动强度低、模具不易损坏、成型质量稳定的特点，并通过出料机构实现自动出料功能，能够满足大量供应双极板的需求，实现环保、可持续发展。
18.本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。
19.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1是本实用新型的燃料电池复合双极板制造设备的原理框图；
22.图2是本实用新型的燃料电池复合双极板制造设备的结构图。
23.图中：
24.熔体制备机构1、料筒11、熔道12、加压组件13、喷嘴组件14、注射成型机构2、阳模21、阴模22、气动组件23、冷却机构3、出料机构4、夹持组件 41、传送带42。
具体实施方式
25.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.实施例1
27.图1是本实用新型的燃料电池复合双极板制造设备的原理框图；
28.图2是本实用新型的燃料电池复合双极板制造设备的结构图。
29.在本实施例中，如图1、图2所示，本实施例提供了一种燃料电池复合双极板制造设备，其包括：处理器模块、与所述处理器模块电性相连的熔体制备机构1、注射成型机构2、冷却机构3和出料机构4；其中所述熔体制备机构1适于投入各类填料，所述处理器模块适于控制熔体制备机构1加热混合各类填料，以形成复合材料熔体，即所述处理器模块适于控制熔体制备机构1向注射成型机构2内注入复合材料熔体，并控制冷却机构3对注射成型机构2降温，以使注射成型机构2内复合材料熔体固化形成双极板；以及所述处理器模块还适于控制注射成型机构2打开，并控制出料机构4夹持成型的双极板进行出料。
30.在本实施例中，处理器模块可以采用但不限于是stm32系列单片机。
31.在本实施例中，各类填料可以为热固性酚醛树脂为主要粘结剂，石墨为导电填料，碳化钛既作为导电填料又作为增强相，
32.在本实施例中，本实施例通过熔体制备机构1制备复合材料熔体，并通过注射成型机构2、冷却机构3将复合材料熔体注射成型双极板，具备生产周期短、生产率高、劳动强度低、模具不易损坏、成型质量稳定的特点，并通过出料机构4实现自动出料功能，能够满足大量供应双极板的需求，实现环保、可持续发展。
33.在本实施例中，所述熔体制备机构1包括：料筒11、与处理器模块电性相连的温度传感器、加热器；所述温度传感器、加热器设置在料筒11内；所述料筒11投入各类填料，所述处理器模块适于控制加热器将料筒11内各类填料加热到设定温度，以使各类填料熔融形成复合材料熔体；所述温度传感器适于检测料筒11内加热温度，并发送至处理器模块。
34.在本实施例中，料筒11中设置有螺杆用于混合各类填料。
35.在本实施例中，温度传感器可以采用但不限于是lhl95型红外温度传感器。
36.在本实施例中，所述料筒11通过熔道12连接喷嘴组件14，且在熔道12内设置有加压组件13；所述处理器模块适于控制加压组件13将料筒11内复合材料熔体通过熔道12送至喷嘴组件14，即所述喷嘴组件14将复合材料熔体注入注射成型机构2内。
37.在本实施例中，加压组件13可以采用但不限于是加压泵，能够设置熔道12 内加压压力，使得料筒11内复合材料熔体稳定注射向注射成型机构2内。
38.在本实施例中，喷嘴组件14可以采用但不限于是可调喷嘴，能够对输出量进行控制。
39.在本实施例中，所述注射成型机构2包括：双极板模具；所述双极板模具适于注入复合材料熔体形成双极板。
40.在本实施例中，通过双极板模具成型的双极板的流道和板厚尺寸更小，能够降低废品率。
41.在本实施例中，所述双极板模具分为阳模21和阴模22，即所述阳模21和阴模22扣合形成带有空气流道的双极板。
42.在本实施例中，喷嘴组件14位于阳模21上方，且在阳模21上开口，能够使复合材料熔体注入阳模21与阴模22扣合形成的型腔内。
43.在本实施例中，所述冷却机构3包括：与处理器模块电性相连的冷却风机；所述处理器模块适于控制冷却风机对双极板模具降温，以使双极板模具内复合材料熔体固化形成双极板。
44.在本实施例中，所述注射成型机构2包括：与处理器模块电性相连的气动组件23；所述气动组件23固定在阳模21上，所述处理器模块适于控制气动组件23带动阳模21打开，以使成型的双极板露出。
45.在本实施例中，所述气动组件适于采用气缸。
46.在本实施例中，所述出料机构4包括：与处理器模块电性相连的夹持组件 41和传送带42；所述处理器模块适于驱动夹持组件41夹持露出的成型双极板至传送带42。
47.在本实施例中，所述夹持组件41适于采用机械手。
48.综上所述，本实用新型通过熔体制备机构制备复合材料熔体，并通过注射成型机构、冷却机构将复合材料熔体注射成型双极板，具备生产周期短、生产率高、劳动强度低、模具不易损坏、成型质量稳定的特点，并通过出料机构实现自动出料功能，能够满足大量供应双极板的需求，实现环保、可持续发展。
49.本技术中选用的各个器件(未说明具体结构的部件)均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。并且，本技术所涉及的软件程序均为现有技术，本技术不涉及对软件程序作出任何改进。
50.在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
51.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
52.以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人
员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。